銅箔形貌對石墨烯生長質量影響的表面氧化法評判

梁勇明，周建新，張蕓秋

（南京航空航天大學材料科學與技術學院，納智能材料器件教育部重點實驗室，機械結構力學及控制國家重點實驗室，納米科學研究所，南京210016）

0 引 言

石墨烯作為自然界已知最薄的材料，厚度僅為0.335nm［1-2］，因其狄拉克載流子高遷移率、高熱導率、高強度、高透明性和柔性等獨特的性能引起了物理、化學、材料、電子等多領域研究人員的密切關注［3-4］。

石墨烯的制備方法主要包括機械剝離法、外延生長法（如在絕緣SiC表面上）、化學氣相沉積法［5］、電弧放電法［6］、化學液相剝離法（包括石墨插層法和熱膨脹剝離法［7-8］等）、石墨氧化還原法［9］以及電化學方法［10］等。其中，化學氣相沉積法應用較廣泛［11］，是一種可控的石墨烯生長方法。以銅箔基底為催化劑，以甲烷為碳源、氫氣為載氣，可以獲得大面積的石墨烯，然而銅箔的表面形貌對于生長得到的石墨烯具有很大影響，因為銅箔表面存在一些微觀的臺階［12］、晶界［13］、位錯［14］等缺陷及非晶區［15］，雖然石墨烯在生長過程中能夠越過這些缺陷連續生長，但在粗糙的銅箔表面生長得到的石墨烯將其粗糙的結構也進行了復制，當轉移至目標襯底上時便容易產生皺紋或破損，這必然會使石墨烯的質量受到不同程度的影響，所以降低銅箔的表面粗糙度對生長得到較高質量的石墨烯至關重要。Han等［16］采用機械拋光的方法來降低銅箔的表面粗糙度，但一般用于生長石墨烯的銅箔較薄，機械拋光時容易發生摩擦破損，對操作者的技術要求較高；……