360彩票老时时彩
官方微信
友情鏈接

半導體所撰寫石墨烯基材料拉曼散射及其應用的綜述論文

2018-01-31

 

石墨烯作為第一種被發現的二維材料具有多種優良性質。得益于其原子級的厚度和獨特的能帶結構,單層的石墨烯有著非常好的柔韌性、極高的電子遷移率、很高的熱導率、良好的光學性能以及很大的比表面積。這些優異的性質使得石墨烯材料在廣泛的領域中極具應用前景,包括:高頻微納電子器件和機械系統、超薄層晶體管、透明導電復合材料和電極、具有高充放電速度的鋰電池和超級電容器、高靈敏度的化學生物傳感器、柔性的和可打印的光電器件以及非線性光學等方面。因此石墨烯被譽為“黑金”,被視為未來三十年的明星材料。

 

自石墨烯被發現的十幾年來,石墨烯的制備技術得到了極大的發展。起初,只有微機械剝離法能制備高質量的單層和多層石墨烯,到后來化學氣相沉積和SiC表面外延也能生產大面積高遷移率的石墨烯片層(薄膜)。此外,人們還開發了其它石墨烯材料的制備方法,如氧化還原法和有機合成等,利用這些方法得到的石墨烯材料往往帶有空位、位錯和各類官能團修飾等缺陷。同時,人們還嘗試把二維的石墨烯做成一維的納米帶和零維的量子點,以期獲得可控的電學和光學性質。因此,石墨烯材料家族也迅速地壯大。上述的所有材料,都是以單層的石墨烯作為最基礎的“建筑模塊”,研究者們稱其為石墨烯基材料。如此繁多的石墨烯基材料具有不同的應用場合。因此,急需一種能同時在實驗室和大規模生產中來表征石墨烯基材料的通用技術,并探索這些材料在對應器件中的狀態、作用和工作機理,這對于石墨材料的合成、基礎研究和設備應用都是至關重要的。

 

拉曼光譜是一種表征石墨烯材料晶格結構、電學、光學和聲子學性質的快速、無損和高分辨的手段。這種手段對表征石墨烯材料是如此重要以至于大多數所發表的關于石墨烯材料的科學論文往往有一張這種材料的拉曼光譜。石墨烯基材料具有類似的拉曼光譜,但是通過分析這些相似特征峰的峰位、線形和強度卻能夠給出豐富的信息來探究它們的各種性質。例如,用某一個波長激發的單層石墨烯的G模的峰位、線形、半高寬和強度都會受到其電子參雜水平的影響。石墨烯中還有一些與缺陷相關的模式,如DD’峰,通過分析這些峰的特性,可以得到缺陷相關的信息。同時,石墨烯中還有能反映電子能帶和聲子能帶結構的雙共振模式,如2D2D’模等,還有能表征多層石墨烯層間耦合的剪切和呼吸模式。此外,外界的一些微擾包括電子參雜、應力應變、磁場和溫度會顯著地影響石墨烯材料的電子和聲子性質,這些都能被拉曼光譜探測出來。因此,拉曼光譜不僅能夠表征石墨烯材料的性質,而且能夠無損地探測石墨烯材料在相關器件中所起的作用。

 

中國科學院半導體研究所譚平恒研究員長期從事低維材料的拉曼光譜研究,特別是在石墨烯等二維材料的拉曼光譜方面積累了豐碩成果。最近,譚平恒研究員撰寫了關于石墨烯材料拉曼散射及其應用的綜述論文,目前已被英國皇家化學學會旗下期刊《Chemical Society Reviews》在線發表(http://doi.org/10.1039/c6cs00915h)。吳江濱博士為該論文的第一作者,譚平恒研究員為通訊作者。

 

該綜述系統地回顧了近年來石墨烯基材料的拉曼光譜在基礎研究和器件應用方面的進展。首先,該文章描述本征的單層石墨烯的一階和二階拉曼光譜,接著討論了不同堆垛方式的多層石墨烯的拉曼光譜,并且介紹了拉曼光譜作為一種技術手段如何表征石墨烯的層數,探測單層和多層石墨烯中的共振現象及獲得石墨烯材料的二維成像。該綜述還系統地論述了如何運用拉曼光譜來探測單層或者多層石墨烯中的微擾,以及如何將這些機理拓展到其它的石墨烯基材料,如石墨烯量子點、碳點、氧化石墨烯和氧化還原石墨烯、石墨烯納米帶、化學氣相沉積生長的石墨烯、SiC表面外延生長的石墨烯、石墨烯復合物以及石墨基二維異質結。最后該綜述總結了拉曼光譜在表征石墨烯基光電器件方面方面的應用,這些器件包括石墨烯基場效應晶體管、石墨烯基能量存儲器件、石墨烯基太陽能電池和有機光發射二極管、石墨烯基納米電-力系統、石墨烯基范德華二維異質結。該綜述論文對于從事石墨烯相關領域研究和應用的科研和技術人員都具有非常重要的參考價值。

 

 

 

AB堆垛三層石墨烯3LG和轉角4層石墨烯t(1+3)LG的拉曼光譜



關于我們
下載視頻觀看
聯系方式
通信地址

北京市海淀區清華東路甲35號 北京912信箱 (100083)

電話

010-82304210/010-82305052(傳真)

E-mail

[email protected]

交通地圖
版權所有 ? 中國科學院半導體研究所

備案號:京ICP備05085259號 京公網安備110402500052 中國科學院半導體所聲明

360彩票老时时彩