单层石墨烯薄膜的沉积与表征

的属性单层石墨烯(SG)(图1)，如优越的抗拉强度，高热导率和导电性，使其成为一种潜在的应用材料，包括建造高效的电池，创造更灵活而更强的建筑材料和开发更快和更小的电子电路。欧洲杯足球竞彩

由于石墨烯具有半导体性质，可以像p型和n型导体一样工作，因此研究人员认为它是未来电子器件的潜在替代解决方案。本文介绍了KSV NIMA Langmuir-Blodgett沉积槽和KSV NIMA pm - iras在石墨烯薄膜沉积和表征中的应用。

图1所示。石墨烯是碳的一种形式，碳原子形成了一个平面。

沉积技术

SG的生产方法有很多种，其中不同的液相剥离技术用于大规模生产纳米材料．不同的液相剥离技术涉及以分散形式生产SG或单片氧化石墨烯(SGO)(图2)。

将SG或SGO分散到载体上的控制转移是该方法面临的挑战。一些有前途的可控制备石墨烯层的方法包括层-层(LbL)组装、浸镀、Langmuir-Schaefer (LS)沉积和Langmuir-Blodgett (LB)沉积。

图2。氧化石墨烯是一种类似于石墨烯的片状结构材料。

浸涂法要求精确控制浸涂速率、浓度和温度等参数。LS和LB膜沉积方法包括在Langmuir槽内的亚相上制备前体材料的浮动单分子层。

在这里，单层被沿着表面移动的屏障压缩，以控制单层的堆积。LS沉积方法是将衬底沿平行于该层的表面倾斜，而LB沉积技术是与表面成直角(图3、4和5)。

图3。Langmuir-Schaefer沉积

图4。水淀积

图5。多个水口供

这两种技术都需要精确控制表面压力和沉积速率，以获得均匀的层沉积。在所有这些方法中，SGO沉积用于制备SG层。

化学处理用于SGO还原成SG。这些处理包括在高温(600-1100°C)下使用保护气体，以及在低温或高温下使用还原剂。阳离子聚合物如聚丙烯胺盐酸盐(PAH)和聚苯胺(PAN)被用于SGO的层层组装，涉及到在第三对SGO-PAH沉积后层厚度的线性增长。

SGO的浓度影响着SGO片材的尺寸和层材质量。由于空穴导电PAN的应用，这种材料的导电性提高了一个数量级。

KSV NIMA提供LB/LS仪器和浸涂器，用于研究目的的精确材料沉积。产品范围从设计用于微小基片和液体体积的仪器到可以处理500毫米宽的晶圆和大量容器的仪器。

易于使用的软件允许用户精确地控制沉积参数，独立于所选择的技术，同时保持易于重复执行的实验。

表征技术

x射线光电子能谱学(XPS)，透射电子显微镜(TEM)，原子力显微镜(AFM)是一些常用的表征石墨烯的技术。椭偏测量厚度，UV-VIS测量光学透射率，FT-IR在KBr盘或从薄膜中识别化学成分是用来表征SG和SGO的其他方法。

利用偏振调制红外反射吸收光谱(pm - iras)，通过收集材料在界面处由于s和p偏振光反射变化而产生的表面特异性FT-IR光谱，可以测量漂浮单层膜和薄膜的FT-IR。欧洲杯足球竞彩

KSV NIMA提供了一个与偏振调制系统(pm - iras)耦合的复杂FTIR反射光谱仪，用于快速和高度特异性的薄膜表征。该方法无环境因素干扰，不需要防护气体。

因此，KSV NIMA pm - iras具有非常开放的结构，从而便于从几乎任何尺寸的固体样品和液体表面进行测量。这种开放的体系结构使得外部紫外光源和其他辅助仪器(如加热器)的集体应用成为可能，允许在沉积前、可能的还原后以及沉积后用单个设备监测SG或SGO。

KSV NIMA pm - iras和KSV NIMA Lang-muir-Blodgett槽的组合可以在LS沉积到镀金玻片之前和之后在纯水亚相上生长的漂浮石墨烯氧化层上进行测量(图6和7)。使用SPR仪器测量镀金玻片上沉积的石墨烯层厚度。

图6。氧化石墨烯层在空气-水界面的pm - iras光谱

图7。沉积在金衬底上氧化石墨烯层的pm - iras光谱

结论

薄的石墨烯,氧化石墨烯的电影采用浸渍涂层、LS和LB方法可控制制备，这为通过液体剥离技术制备的SG和SGO分散体的沉积提供了高度的控制。液体剥离技术被认为是石墨烯工业规模生产的技术，而这些沉积技术在石墨烯研究中具有重要意义。使用KSV NIMA pm - iras可以获取漂浮层和沉积层的深入红外光谱，以识别它们的化学成分。

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