拉曼光谱在石墨烯研究中的应用
石墨烯是一个二维的碳原子层，由于其的光学，机械和电学性质而受到广泛关注。目前，许多研究小组正在广泛研究通过化学气相沉积（CVD）合成石墨烯的方法，特别是在铜表面大规模生长的方法。尽管在该领域进行了大量研究，但在不同生长条件下的CVD石墨烯仍表现出各种变形，包括小丘，缺陷，晶界和多层岛的形成。为了获得大规模均匀的石墨烯，蒙特利尔大学的Martel教授小组严格研究了氢气和氧化石墨烯CVD生长过程中存在的杂质的作用。使用H 2 / CH 4进行了一系列生长，纯化的H 2 /未纯化的CH 4和纯化的Ar / CH 4气体混合物，以及未纯化的CH 4和纯化的CH 4气体。有关其制造方法的更多详细信息，请参见 。 作为表征沉积物均匀性的步，收集了SEM和LEEM图像。这有助于确定在不存在氧化杂质的情况下，石墨烯层生长不需要氢。为了进一步研究层数和所产生石墨烯的质量，获得了拉曼光谱测量值。此拉曼分析显示出较强的2D强度和较低的D谱带强度，这是高质量石墨烯层的标志。除了典型的G（1590 cm -1）和D（1350 cm -1）波段外，还有两种模式，R（〜1455 cm -1）和D'（〜1625 cm -1）），也都存在。这些条带标记了在层之间以随机角度生长的二阶，三阶和更高阶多层石墨烯的存在。 http://img75.mtnets.com/5/20200831/637344849180540677889.png为了评估以这种方式生长的石墨烯的结构特性，在两个相反的过程中进行了高光谱拉曼成像：通过使用未纯化的CH 4和H 2的原始配方获得的沉积物（图1a），以及仅使用未纯化的CH 4和H 2的原始配方获得的沉积物。纯化的CH 4（图1b）。使用基于布拉格可调滤镜的高光谱拉曼成像平台RIMA™进行拉曼成像。在这些测量中，CW激光器在λ= 532 纳米照射的100×100 微米2通过100倍显微镜物镜的样品表面积。将样品用150的注量激发 μW/微米2，并且分辨率被衍射的限制。 图。图1呈现了在样品的不同位置处获得的石墨烯G带的拉曼图像（ab）以及相关的拉曼光谱（cd）。G带的强度变化揭示了有关层堆叠的信息。在图3中观察到的强度的最显着变化是的。图1b可以通过 双层石墨烯的扭曲角（λexc= 532 nm 处的13.5°）引起的共振来解释。G能带强度的增强以及R和D'能带的出现表明扭曲的石墨烯层主要存在于纯化条件下。 拉曼散射的固有特异性与整体成像功能相结合，使用户能够评估缺陷，层数和堆叠顺序的大图（数百微米甚至更多）。Choubak S., Levesque P. L., Gaufres E., Biron M., Desjardins P., Martel R., Graphene CVD : Interplay Between Growth and Etching on Morphology and Stacking by Hydrogen and Oxidizing Impurities, The Journal of Physical Chemistry C, 2014, 18.
Havener R. W., Zhuang H. L., Brown, L., Hennig, R. G., Park, J., Angle-Resolved Raman Imaging of Interlayer Rotations and Interactions in Twisted Bilayer Graphene. Nano Letters. 2012, 12.
页:
[1]