《基於拉曼光譜表征的石墨烯應變測量技術研究》是依託浙江大學，由趙沛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於拉曼光譜表征的石墨烯應變測量技術研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：趙沛
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於其優異的力學和電學特性，石墨烯在柔性器件中表現出日益巨大的套用潛力。對變形過程中的石墨烯進行應變測量研究，可以為石墨烯器件的設計和運行提供數據和理論參考，是提高石墨烯器件可靠性和耐用性的重要環節。拉曼光譜技術能夠通過檢測聲子頻率，對晶格變化特徵做出分析，因此可以與應變建立直接的聯繫。本項目將在對石墨烯的拉曼光譜技術進行深入研究的基礎上，通過系統的理論計算和實驗研究，建立石墨烯應變光測技術的實驗體系，實現對變形過程中石墨烯應變分布和界面滑移的原位高分辨檢測，並在測量基礎上，對石墨烯與基底間的界面作用進行初步的最佳化探索，提高石墨烯應變分布的均勻性和滑移臨界值。本項目不但有助於開發高效無損的新型石墨烯應變檢測技術，深化對石墨烯應變的認識，而且能夠豐富對柔性基底與石墨烯界面作用的了解，對於推動石墨烯器件的技術最佳化與創新，有著重要的科學意義和套用價值。
結題摘要
作為代表性的二維材料，由於其所具有的多種優異特性的結合，石墨烯正在日益表現出在柔性器件領域中的巨大套用潛力。對於石墨烯器件而言，實現其可靠性和耐用性的基礎環節之一，是對石墨烯的力學行為有著深入而系統的認識。拉曼光譜表征是一種光譜學測量技術，當石墨烯產生應變時，晶格振動和聲子頻率會發生變化，拉曼特徵峰的峰位也會發生偏移，因此拉曼光譜可以用來對石墨烯的應變進行測量。 在本項目執行過程中，主要研究內容包括：1、為實現對石墨烯樣品的拉曼光譜觀測，前期進行了相對集中的樣品製備探索，特別是大面積連續均勻的石墨烯薄膜樣品製備，並對其生長動力學進行研究；2、開發新型觀測石墨烯內部結構和缺陷的表征手段，以實現對樣品質量的預評估；3、對拉伸狀態下的石墨烯薄膜樣品進行原位拉曼光譜檢測。 重要結果包括：1、實現大面積單層單晶和多晶石墨烯的製備，其中單晶石墨烯的尺寸可達1厘米，多晶石墨烯內部晶疇尺寸可達3毫米，均處於世界先進水平；2、實現大面積均勻雙層石墨烯的製備並解釋其層上生長機理，雙層均勻性可達90%以上，處於世界先進水平；3、發展了一種可以在原製備基底表面直接檢測石墨烯層數的方法，極大提高了對石墨烯結構的檢測效率；4、自製了可實現對石墨烯進行載入的拉曼光譜原位測量樣品台，並發展了一套和石墨烯之間具有較強界面的柔性基底體系；5、實現了對石墨烯內部晶界和晶向影響下拉曼光譜的原位檢測。 關鍵數據主要包括：1、對石墨烯尺寸和層數進行調控的相關製備參數；2、對石墨烯層數進行可視化的關鍵處理參數；3、新型柔性基底體系的化學調配參數及準備技術等。 上述研究結果不但為石墨烯薄膜材料的工業化提供了潛在技術，而且發展出來的原位力學-拉曼檢測平台，也為納米材料內部應變的高效準確檢測提供了手段，考慮到二維材料所具有的面內剛度與面外柔性的結合，有效的應變測量技術是非常必要的。
