Raman Spectroscopic Investigation of CVd-Graphene with Various Dopants

来源 :中国科学院物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenyingtg
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石墨烯是一种以sp2形式键合的蜂窝状单层碳原子。鉴于其独特的电子,化学,机械和光学特性,石墨烯从其问世就吸引了人们极大的关注。当在石墨烯中加入异种原子时,这种sp2杂化能够强力调制石墨烯的电学性能。对于调制石墨烯的电子结构而言,这些异种原子的浓度可以成为一个重要的调节手段。其中,氮原子作为n型掺杂剂,硼原子可以作为p型掺杂剂。本工作中通过化学气相沉积法(CVD),使用NH3气体或硼酸作为合成氮或硼掺杂单层石墨烯的N和B源。当大规模增长单层石墨烯时,CVD法是最经济有效的技术方法。本工作利用透射电子显微镜(TEM)研究掺杂单层石墨烯结构特性,并利用X射线光电子能谱(XPS)被用来验证吡咯N在石墨烯中的配位。由于拉曼光谱被广泛用于研究的材料中的层和缺陷的数量,在该研究中,也使用拉曼光谱来研究N型掺杂的石墨烯的光学特性。石墨烯的n型掺杂会分别导致拉曼G和2D峰的蓝移和红移。然而,该现象的物理机制尚不明确。在样本出现的2D峰的蓝移当归因于氮原子引起的压缩应变。TEM结果亦证明了这个推论。此外,比较了AR+轰击引入的缺陷浓度变化和N原子浓度变化分别对于ID/IG和I2D/IG影响的趋势并揭示了掺杂N石墨烯中的缺陷性质。其次,系统研究了在增强金属化单层石墨烯中的电子声子耦合(EPC),将不同的金属吸附原子(金,铜,铝和钛)沉积在石墨烯上并在真空下高温这些样品,然后利用拉曼光谱研究这些金属和石墨之间的相互作用。随着退火温度的不同,峰宽A表现出显著的变化。这种拉曼峰宽度的拓宽是光子和电子声子对耦合的结果,其强度由表面沉积金属决定。根据各种金属掺杂对于拉曼光谱的E2G模式位移影响结果得知,对于Cu,Au而言,EPC被增强高达5%4.5%,钛为4%,而铝为3.6%。在研究中,发现G峰的拉曼光谱表现出典型的柔化和拓宽,这可以归因于Fano共振和声子和连续介质之间的相互作用,进一步分析G峰的这种不对称性,并将BWF线形作为非对称因子1/qBWF代入不同掺杂金属样品作为温度的函数项。由此,可以得到这种耦合是由从金属到石墨烯的电荷转移调制的。这项研究可能有益于电子声子相互作用的研究,并推进其他二维材料的电和磁特性的调制研究。
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