《軟-硬模板法製備石墨烯及其光電性能研究》是依託上海交通大學，由劉瑞麗擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：軟-硬模板法製備石墨烯及其光電性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉瑞麗
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
石墨烯具有優異的光學和電學性能，在光電器件方面顯示出了良好的套用前景。然而，現有的石墨烯製備方法如機械剝離和化學氣相沉積法仍難以解決以下三個關鍵問題：1、石墨烯的宏量製備，2、石墨烯的可控摻雜，3、石墨烯的無損轉移等，從而限制了石墨烯在光電器件中的大規模套用。針對上述問題，本項目擬以不同結構和組成的芳香化合物為構築單元，使之在軟-硬模板形成的層狀納米空間中二維組裝，隨後碳化以獲得石墨烯，以期從分子級別實現對石墨烯尺寸、組成和層數的控制，從而調節其光電性質；該方法的本質是溶膠-凝膠過程，與CMOS工藝兼容，適用於在矽基表面直接製備基於石墨烯的光電器件。本項目將以光電探測器為例，詳細研究材料結構與器件性能之間的關係，有望為基於石墨烯光電器件的大規模集成製備打下一定的基礎。
結題摘要
因為具有獨特的二維形貌以及優異的光學和電學性能，石墨烯在光電器件領域具有誘人的套用前景。針對石墨烯製備和套用中面臨的難題，本項目提出了利用軟-硬模板法來實現石墨烯類二維碳納米材料的可控制備。為了達到這一目標，本課題組使用具有不同結構的芳香化合物為石墨烯構築單元，小分子或高分子表面活性劑作為軟模板，二氧化矽片、鎂鋁雙氫氧化物等無機納米材料為硬模板，利用軟-硬模板協同構成的納米限制空間，調節分子結構和組裝條件，通過高溫碳化和去除模板製備了多種具有不同組成和形貌特點的石墨烯類二維碳納米材料。在材料合成基礎上，本課題組進一步通過計算模擬和實驗研究考察了所得石墨烯類二維碳納米材料與矽基波導結合後在不同條件下的光學非線性係數、熱調製係數，對其結構與性能之間的關係進行總結。更重要的是，本課題組通過關聯構築單元分子結構、組裝條件等因素對所得碳納米材料形貌和性能的影響，總結規律並提出分子與軟-硬模板共組裝的理論模型，為通過軟-硬模板法製備新型二維碳納米材料的發展和套用提供良好的實驗基礎和理論依據。
