【摘 要】
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自从2004年首次分离出石墨烯以来,关于石墨烯的相关研究快速发展,研究人员将石墨烯应用于各种器件中,以获得更优的性能。在石墨烯研究相关的诸多技术中,转移技术是限制石墨烯应用产业化的一大瓶颈,在转移过程中石墨烯会接触到多种污染物,不可避免会对石墨烯薄膜造成损伤和污染。迄今为止研究的主流转移方法中,以丙酮作为有机溶解剂来清除聚合污染物最为常见,然而丙酮同样作为一种接触物目前为止并没有人研究过其对石墨烯
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自从2004年首次分离出石墨烯以来,关于石墨烯的相关研究快速发展,研究人员将石墨烯应用于各种器件中,以获得更优的性能。在石墨烯研究相关的诸多技术中,转移技术是限制石墨烯应用产业化的一大瓶颈,在转移过程中石墨烯会接触到多种污染物,不可避免会对石墨烯薄膜造成损伤和污染。迄今为止研究的主流转移方法中,以丙酮作为有机溶解剂来清除聚合污染物最为常见,然而丙酮同样作为一种接触物目前为止并没有人研究过其对石墨烯薄膜的影响,本文主要研究了转移过程对石墨烯基器件的影响,特别是丙酮浸泡对石墨烯表面可能造成的污染,发现丙酮中的C=O键会断裂形成聚醚聚合物附着在石墨烯表面,对石墨烯基器件的光电性能有着重要的影响。本文先综述了石墨烯的结构、制备方法、物理性能和应用前景,之后主要介绍了基于CVD法制备的石墨烯的常见转移方法,主要是中介物(PMMA、TRT、PDMS)过渡转移法、直接干法和湿法转移法和大规模转移法(卷对卷、热压),分析了转移过程中接触到的污染物,和污染物对石墨烯性质的影响,并提出了广泛使用的丙酮试剂在石墨烯转移过程中是否有影响这一全文关键论点。基于CVD法制备出了本实验所需的石墨烯样品,得到了缺陷密度可以忽略不计的高质量石墨烯,研究了丙酮分子的拉曼光谱,确认了丙酮会对石墨烯产生影响,并设计实验确认了丙酮中的C=O键会在石墨烯表面反应。接着对C=O键的反应过程进行了分析,推测出产物分子很大,且石墨烯与产物分子之间的相互作用主要是范德华力,并通过STM测量以及DFT模拟证明,C=O键断裂并形成链状和环状聚醚聚合物。最后设计了简单的器件结构,研究了聚合污染物对石墨烯薄膜的光电性能影响,验证了聚合污染物对石墨烯薄膜器件影响主要由光电转换引起,排除了光热转换的作用,这对于后续转移方法的进一步改进提供了思路。
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