使用拉曼光谱表征石墨烯

石墨烯的独特特性和各种使用对石墨烯的研究产生了兴趣。只有几层的石墨烯薄膜表现出有趣的不寻常性质。石墨烯膜的层厚度可以通过拉曼光谱有效地确定。

拉曼光谱和石墨烯的拉曼光谱

拉曼光谱对几何结构敏感的敏感性用于研究碳的同种异体，因为它们仅在粘合和碳原子的位置的性质中不同。它还能够区分多层石墨烯，以及厚度高达四层的原子层分辨率。光谱表现出具有两个原理带G和2D条带（如果碳晶格中存在缺陷的第三D带）的简单结构。当仔细审查时，这些微妙的差异供应重要信息。图1显示了石墨烯和石墨的拉曼光谱。

图1．石墨和角度层石墨烯的拉曼光谱，采用532nm激发收集。

G带

尖锐的乐队出现在1587厘米左右^-1在石墨烯的光谱中是G带，涉及SP的平面内振动模式²杂交的包含石墨烯片的碳原子。观察到的这种频带的位置和可预测行为有助于确定作为G带位置对样品中存在的层数高敏感的层厚度（参见图2）。甚至通过存在于样品，掺杂和温度上的少量应变，甚至可以进行带位置，而强度易于这些因素。因此，在试图使用该频带的位置时必须谨慎地确定石墨烯层厚度，而这些环境因素的强度更可靠。图3显示了单层，双层石墨烯的光谱。

图2.．G带位置作为层厚度的函数。随着层数的增加，带有532nm激发的波线移动到下波数。

图3.．在532 nm激发下，G带强度随石墨烯层数的增加呈线性增加。

D乐队

来自SP的环形呼吸模式²碳环代表D带，无序带或缺陷带。环必须靠近石墨烯边缘或缺陷才有活性。这一波段在石墨和高质量石墨烯中普遍较弱。只有有缺陷的材料才有显著的D欧洲杯足球竞彩带，并且也有具有色散行为的共振带。因此，如果D波段的位置和形状会因不同的激励激光频率而发生显著变化，那么在所有测量中使用相同的激励激光频率是很重要的。

2D乐队

二阶D频段，两个声子晶格振动过程的结果是最终频段，2D频段。与D频段不同，缺陷的邻近不激活它。因此，即使在没有D频带存在并且不代表缺陷时，2D频段也是石墨烯中的强频带。与G频带位置方法不同，2D频带方法取决于频带位置和带状。

图4显示了该频段中的图层之间的差异。不同的带状差差异允许2D频带有效地区分单个和多层石墨烯之间的层厚度小于四层。

由于二维波段也是共振的，并表现出强烈的色散特性，因此不同激励频率的波段的位置和形状会有显著的不同。因此，像D波段一样，在对2D波段进行表征时，对所有测量使用相同的激励激光频率是很重要的。

图4.．2D频段表现出与存在的层数的不同的频带形状差异。

还可以通过分析如图5所示的2D和G带的峰强度比的单层石墨烯。这些高质量（无缺陷）单层石墨烯的这些带的比率I2D / Ig的比率等于2.该比例，缺乏D带和尖锐的对称2D是对高质量的无缺陷石墨烯样品的确认。

图5.．单层石墨烯可以通过二维与G波段的强度比来识别。

仪器考虑因素

选择拉曼仪器的重要点是：

• 作为石墨烯样品的显微镜功能通常非常小。
• 选择的激光激光器必须可见，即633或532nm激光。
• 具有高分辨率的高波数精度，以确保即使在小波数换档中的观察的准确性，也以小增量调节功率。
• 自动阶段和相关软件生成拉曼点映射。

DXR 2拉曼系统提供了微调激光功率的卓越能力，因为它们具有独特的装置，激光功率调节器，其使激光功率保持了前所未有的精度，可以针对每个实验进行优化。

石墨烯的拉曼映射

如果将自动阶段集成到拉曼显微镜中，则可以从样本获得拉曼地图或图像。拉曼映射需要使用Thermo Scientific OmnicAtlμs映射软件连续移动的拉曼光谱的协调测量，如图6所示。

图6.．石墨烯的拉曼光谱在特定位置表现出层厚度的差异

图石墨烯层厚度不同的地图中的区域的存在和分布可以通过强大的加工工具确定，在omnic™ATLμs™软件和Thermo Scientific TQ分析软件中进行这种判别分析。用于不同层厚度的标准光谱用作校准集。具有其带状差异的2D频带在判别分析中使用，因为存在不同的差异。图7显示了应用于该地图的判别分析的结果。它表明，在调查中的样品由样品上的单一，双，三，三，和多层石墨烯区组成。

结论

这Thermo Scientific DXR 2拉曼显微镜是一个理想的拉曼仪器，用于图形表征，因为它提供了产生自信，控制和敏感性的高水平稳定性，控制和灵敏度。没有其他技术提供有关石墨烯样品结构作为拉曼光谱的信息。拉曼光谱是石墨烯表征的一个很好的工具，尤其是层厚度。

此信息已采购，从Thermo Fisher Scientific - 材料和结构分析提供的材料提供，调整和调整。欧洲杯足球竞彩

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