《原子層沉積石墨烯薄膜和透明電極性能的研究》是依託上海師範大學，由黃磊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：原子層沉積石墨烯薄膜和透明電極性能的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃磊
- 依託單位：上海師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
石墨烯（Graphene，石墨單層材料）是由單層sp2碳原子組成的六方蜂巢狀二維結構，具有眾多優良的物理特性，是未來納米電子器件的理想材料。但是，目前缺少有效的氣相生長大面積單層石墨烯薄膜技術，通過化學氣相澱積(CVD) 生長的是多層石墨或是和石墨烯的混合薄膜。因此，尋求有效的技術手段抑制多層石墨的生長，是獲得大面積單層石墨烯薄膜的技術關鍵。本項目擬在原子層沉積系統內進行化學氣相反應合成石墨烯薄膜的實驗，利用其特有源物質的快速切換和清洗系統，在原子層面控制石墨烯的生長過程，抑制多層石墨生長，達到生長連續單層石墨烯薄膜的目的。此外，嘗試套用電漿輔助沉積等手段進一步最佳化澱積反應工藝，達到降低生長溫度的目的。本項目通過原子層沉積石墨烯薄膜的生長及其結構和光電性能研究，為石墨烯在透明電極中的套用提供實驗依據。
結題摘要
本項目聚焦在氣相生長透明電極套用的大尺寸高質量的石墨烯。所提出的合成單層高質量石墨烯的技術路徑是利用原子層沉積的自限制生長概念，通過反應時間的控制在原子層面控制石墨烯的生長過程。為此，搭建一台具有冷腔壁的快速升降溫襯底加熱系統和具有最佳化的氣路和真空系統，能滿足控制石墨烯生長時間縮短至10秒鐘，實現原子層沉積技術的自限制表面生長模式，而不是傳統的碳原子從Ni催化層中的偏析機制。在無氫氣的生長環境下，所製備的石墨烯方塊電阻低至367 ohm/sq且具有97.3%的光透過率，這是目前所報導在Ni襯底上生長的石墨烯中最好的實驗結果。 為了研發石墨烯電極，我們嘗試利用了氧電漿刻蝕技術，對石英襯底表面進行處理，氧電漿誘導產生的SiO2納米顆粒有助於化學氣相沉積生長連續的導電的多晶石墨烯薄膜。在50分鐘的氧電漿處理石英表面生長的石墨烯具有方塊電阻4.6 kohm/[email protected]%的光透過率。 此外，我們還在如下幾個方面開展研究石墨烯基複合電極的工作： （1） 脈衝雷射輔助還原氧化石墨烯的柔性透明導電材料； （2） 還原氧化石墨烯（rGO）/ZnO納米棒/rGO三明治結構的電極； （3） 石墨烯和納米銀絲複合的柔性透明導電薄膜。 到目前為止，共發表七篇SCI收錄的學術論文，其中有二篇論文發表在CARBON上，一篇發表在APPLIED PHYSICS LETTERS；另還有5篇論文處於審稿中。我們實驗室已實現生長10英寸的單層石墨烯，並積極探尋其在顯示、太陽能電池和觸控螢幕等領域中的套用。
