通过两步化学气相沉积工艺制备大畴尺寸的石墨烯薄膜

石墨烯的基本性质使其成为各种应用中极具吸引力的材料。目前已开发出多种制备石墨烯的技术，最近我们发现了通过甲烷在铜箔上的化学气相沉积合成大面积石墨烯的方法。我们还表明，石墨烯在铜上的生长是一个表面介导过程，薄膜是多晶的，畴的面积达数十平方微米。在本文中，我们报告了生长参数（如温度、甲烷流速和分压）对生长速率、畴尺寸和石墨烯表面覆盖率的影响，这些参数通过拉曼光谱、透射电子显微镜和扫描电子显微镜确定。基于这些结果，我们开发了一种两步化学气相沉积工艺来合成畴面积达数百平方微米的石墨烯薄膜。扫描电子显微镜和拉曼光谱清楚地表明，通过改变生长参数，畴尺寸增大。透射电子显微镜进一步表明，畴之间在晶体学上相互旋转，旋转角度范围从约13度到近30度。在背栅场效应晶体管上进行的电输运测量表明，总体而言，具有较大畴的薄膜具有更高的载流子迁移率，在室温下可达约16,000 cm² V⁻¹ s⁻¹。