微波等离子体化学气相沉积法制备石墨烯的研究进展

微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法具有低温生长、基底材料选择广泛、容易掺杂等优点,是大面积、高速率、高质量石墨烯制备的首选。首先通过比较制备石墨烯的几种主要CVD方法得出MPCVD法的优势,然后阐述了MPCVD法制备石墨烯的研究,最后介绍了MPCVD法制备的石墨烯的应用并对MPCVD法制备石墨烯的发展趋势进行了展望。     

石墨烯的化学气相沉积法制备

化学气相沉积(CVD)法是近年来发展起来的制备石墨烯的新方法,具有产物质量高、生长面积大等优点,逐渐成为制备高质量石墨烯的主要方法.通过简要分析石墨烯的几种主要制备方法(胶带剥离法、化学剥离法、SiC外延生长法和CVD方法)的原理和特点,重点从结构控制、质量提高以及大面积生长等方面评述了CVD法制备石墨烯及其转移技术的研究进展,并展望了未来CVD法制备石墨烯的可能发展方向,如大面积单晶石墨烯、石墨烯带和石墨烯宏观体的制备与无损转移等.     

石墨烯的制备研究进展

近年来, 石墨烯以其独特的结构和优异的性能, 在化学、物理和材料学界引起了广泛的研究兴趣. 人们已经在石墨烯的制备方面取得了积极的进展, 为石墨烯的基础研究和应用开发提供了原料保障. 本文大量引用近三年最新参考文献, 综述了石墨烯的制备方法: 物理方法(微机械剥离法、液相或气相直接剥离法)与化学法(化学气相沉积法、晶体外延生长法、氧化?还原法), 并详细介绍了石墨烯的各种修饰方法. 分析比较了各种方法的优缺点, 指出了石墨烯制备方法的发展趋势.     

液相剥离法制备石墨烯的新进展

石墨烯是一种具有独特结构和优异性能的二维材料,自从2004年其被成功制备以来,迅速成为材料、化学、物理和工程领域的研究热点。目前,制备石墨烯的方法有很多,包括化学氧化还原法、化学气相沉积法以及液相剥离法等,其中液相剥离法是一种非常重要的制备方法,有望实现高质量石墨烯的工业化生产。主要总结了以超声波作为动力的液相剥离法的相关报道,并对其进行了分类讨论。解释了超声波的作用,着重介绍了以纯溶剂和二元溶剂为剥离溶剂的液相剥离方法,以及助剂辅助剥离的液相剥离方法的研究进展,并综述了各种方法的剥离机理。同时提出了提高石墨剥离效率的方法,指出了选择新溶剂或助剂的原则,旨在为研究更高效生产高质量石墨烯的方法提供参考。     

微波等离子体化学气相沉积技术制备金刚石薄膜的研究

介绍了微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）制备金刚石薄膜的研究情况，重点论述了该法的制备工艺对金刚石薄膜质量的影响及其制备金刚石薄膜的应用前景。     

石墨烯的制备及其聚合物导电复合材料

综述了石墨烯的结构特点、重要的制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法、电化学法、氧化还原法,以及其在聚合物导电复合材料领域的研究进展。分析比较了各种制备方法的优缺点,并对石墨烯/聚合物导电复合材料的发展方向进行了展望。     

碳纳米管MPCVD和TCVD制备的比较分析

碳纳米管主要的制备方法是化学气相沉积法(CVD).采用CVD法中最主要的微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)和热化学气相沉积法(TCVD)制备出定向的碳纳米管.并从制备工艺,场发射性能和SEM结构等方面对两种方法进行比较分析,得出对碳纳米管制备有一定指引和借鉴意义的结论.     

石墨烯的研究进展

石墨烯是碳的又一同素异形体,具有独特的二维结构和优异的力学、电学、光学、热学等性能,成为富勒烯和碳纳米管之后的又一研究热点。全面综述了近几年来石墨烯的制备方法,详细讨论了微机械剥离法、化学剥离法、化学合成法、外延生长法、电弧法、化学气相沉积法的优缺点,并针对制备方法存在的产量低、结构不稳定、高污染等问题,提出了一些大规模可控制备高质量石墨烯的建议。还结合石墨烯的结构和特性,概括了石墨烯在复合材料、微电子、光学、能源、生物医学等领域的应用进展,并展望了其主要研究方向和发展趋势。     

石墨烯制备方法概述

石墨烯是目前一种新型二维碳纳米材料，因其特殊的结构和良好的性能，近年以来来在化学、物理和材料学界引起了多数学者的研究兴趣。本文重点综述了石墨烯的制备方法及特点，如微机剥离法、化学还原氧化石墨烯法、化学气相沉积法等，随着研究的深入，对石墨烯的发展应用也成为目前的热点内容。     

MPCVD法在镍基底上低温沉积石墨烯的研究

石墨烯是具有优异性能的二维碳材料。采用微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）,以甲烷和氢气为气源,在镍基底上生长石墨烯薄膜,沉积温度在650℃附近。对制备石墨烯薄膜用金相显微镜、原子力显微镜观察其覆盖率和表面形貌,用拉曼光谱仪对沉积薄膜的层数、质量和非晶碳含量进行表征。研究结果表明氢等离子体对表面碳键有明显刻蚀,产生空隙和晶界缺陷;甲烷含量的升高提高了膜层的覆盖率,也促进非晶碳的生成;气压较低时膜层覆盖率较低,较高时膜层厚度明显增加。     

Low-temperature synthesis of graphene on nickel foil by microwave plasma chemical vapor deposition

Microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) was employed to synthesize high quality centimeter scale graphene film at low temperatures. Monolayer graphene was obtained by varying the gas mixing ratio of hydrogen and methane to 80:1. Using advantages of MPCVD, the synthesis temperature was decreased from 750?°C down to 450?°C. Optical microscopy and Raman mapping images exhibited that a large area monolayer graphene was synthesized regardless of the temperatures. Since the overall transparency of 89% and low sheet resistances ranging from 590 to 1855 Ω∕sq of graphene films were achieved at considerably low synthesis temperatures, MPCVD can be adopted in manufacturing future large-area electronic devices based on graphene film.     

温度场对金刚石薄膜质量的影响

在引进的韩国微波等离子化学气相沉积（MPCVD）设备中,利用氢气和甲烷作为气源,在单面抛光的（100）单晶硅片上研究了不同的形核温度和生长温度条件下制备出金刚石薄膜。通过Raman光谱、XRD光谱和扫描电子显微镜（SEM）对制备的金刚石膜的质量进行表征。研究结果表明,形核温度和生长温度对金刚石膜的生长均有影响。形核温度过低会增大薄膜中的非金刚石相的含量,促使二次形核增加,降低了金刚石薄膜质量。随着生长温度的升高,金刚石中非金刚石相含量越少,金刚石的质量提高,但金刚石的晶面同时也被大量刻蚀。     

微波等离子体化学气相沉积——一种制备金刚石膜的理想方法

综述了微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备金刚石膜技术,表明MPCVD是高速、大面积、高质量制备金刚石膜的首选方法。介绍了几种常用的MPCVD装置类型,从MPCVD装置的结构特点可以看到,用该类型装置在生长CVD金刚石膜时显示出独特的优越性和灵活性。用MPCVD法制备出的金刚石膜其性能接近甚至超过天然金刚石,并在多个领域得到广泛应用。     

高品质金刚石膜微波等离子体CVD技术的发展现状

金刚石膜拥有许多优异的性能。在制备金刚石膜的各种方法之中,高功率微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法因其产生的等离子体密度高,同时金刚石膜沉积过程的可控性和洁净性好,因而一直是制备高品质金刚石膜的首选方法。在世界范围内,美、英、德、日、法等先进国家均已掌握了以高功率MPCVD法沉积高品质金刚石膜的技术。但在我国国内,高功率MPCVD装备落后一直是困扰我国高品质金刚石膜制备技术发展的主要障碍。首先综述国际上高功率MPCVD装备和高品质金刚石膜制备技术的发展现状,包括各种高功率MPCVD装置的特点。其后,回顾了我国金刚石膜MPCVD技术的发展历史,并介绍北京科技大学近年来在发展高功率MPCVD装备和高品质金刚石膜制备技术方面取得的新进展。     

铜基底化学气相沉积石墨烯的研究现状与展望

采用粉末包埋法在中国低活性铁素体马氏体钢（RAFM）基底上制备了低活性渗铝层,利用扫描电镜（SEM）和能谱分析（EDS）对渗铝层的形貌和成分进行了分析。结果表明：低活性渗铝层表面铝含量（原子分数）约40％,主要由厚度为15-20μm的FeAl、Fe3-Al及α-Fe（Al）相组成,该渗铝层表面易发生烧结。为避免表面烧结...     

PMMA在石墨烯转移过程中对其表面准周期褶皱的影响

利用CVD方法在铜基底上制备了大面积石墨烯,将其转移到PMMA表面,利用AFM和STM对转移前后的石墨烯表面进行了研究,结果表明,利用CVD方法制备的石墨烯表面存在由Cu基底表面台阶引起的大面积准周期性条纹状褶皱;当石墨烯转移到PMMA表面后,褶皱数量显著减少,表面杂质颗粒和裂痕减少,表明PMMA与石墨烯间的相互作用能够提高石墨烯的平整度,改善石墨烯的质量。     

Copper‐Vapor‐Assisted Growth and Defect‐Healing of Graphene on Copper Surfaces

Although there is significant progress in the chemical vapor deposition (CVD) of graphene on Cu surfaces, the industrial application of graphene is not realized yet. One of the most critical obstacles that limit the commercialization of graphene is that CVD graphene contains too many vacancies or sp³‐type defects. Therefore, further investigation of the growth mechanism is still required to control the defects of graphene. During the growth of graphene, sublimation of the Cu catalyst to produce Cu vapor occurs inevitably because the process temperature is close to the melting point of Cu. However, to date few studies have investigated the effects of Cu vapor on graphene growth. In this study, how the Cu vapor produced by sublimation affects the chemical vapor deposition of graphene on Cu surfaces is investigated. It is found that the presence of Cu vapor enlarges the graphene grains and enhances the efficiency of the defect‐healing of graphene by CH₄. It is elucidated that these effects are due to the removal by Cu vapor of carbon adatoms from the Cu surface and oxygen‐functionalized carbons from graphene. Finally, these insights are used to develop a method for the synthesis of uniform and high‐quality graphene.     

微波等离子体化学气相沉积法在硅片上同时生长碳化硅和金刚石

研究了衬底温度、核化密度、衬底表而预处理等工艺参数对微波等离子体化学气相沉积法在硅片上同时生长碳化硅和金刚石的影响.采用扫描电镜、X-射线衍射、喇曼光谱和红外光谱对样品进行了表征.结果表明:从高核化密度生长的金刚石膜中探测不到碳化硅;不论对硅衬底进行抛光预处理还是未抛光预处理,从低核化密度牛长的金刚石厚膜中总能探测到碳化硅.碳化硅生长在硅衬底上未被金刚石覆盖的地方,或者是在金刚石晶核之间的空洞处.碳化硅形成和金刚石生长是同时发生的两个竞争过程.此研究结果为制备金刚石和碳化砟复合材料提供了一种新的方法.     

新型微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜装置

微波等离子体化学气相沉积（ＭＰＣＶＤ）是制备金刚石薄膜的一种重要方法。为了获得金刚石薄膜的高速率大面积沉积，在国内首次研制成功了５ｋＷ带有石英真空窗的天线耦合水冷却不锈钢反应室式ＭＰＣＶＤ装置。初步用该装置成功在硅基片上沉积得到了金刚石薄膜。