的石墨烯单晶，其原因可能是降温过程中碳原子梯度聚集导致对流现象，从而无法局部自组装成石墨烯单晶。

图在使用未处理热退火电抛光和再固化方法处理后，铜箔表面的表面形貌图。

图退火电抛光和再固化处理后的铜箔表面成核点情况。

分别为图中对应方块区域的局部放大图。

随后，等人改进了上述实验方法，采用了两段式的生长过程，将升温降温过程和生长过程分开，在液态铜固化之后才引入甲烷进行生长如图所示。

同时，作者也进行了原子力显微镜表征来解释为什么这种方法可以抑制成核点增加。

他们发现再固化铜的表面起伏远远小于普通铜箔如图所示。

这也又次验证了表面形貌是影响石墨烯成核密度的重要因素之。

图使用再固化铜的生长过程示意图及可视化后约的石墨烯单晶。

值得提的是，使用再固化铜和液态铜生长石墨烯单晶的实验思路较为相近，现在也有许多报道称组提出了另种新颖的方法他们使用强氧化剂将石墨氧化，石墨片层之间生成的羟基羧基等官能团会增加其亲水性将其分散在水中后，再还原即可得到石墨烯。

这虽是种大规模制备石墨烯的方法，但不可忽略的是还量石墨烯的可行方法，主要分为使用贵金属单晶的表面外延生长法和高温蒸发法。

其缺点是制备成本高条件苛刻过程复杂难以转移，故难以应用于大规模生产。

此外，加利福尼亚大学洛杉矶分校的小中最基础的就是采用的胶带机械剥离法，使用胶带对高定向热解石墨进行反复粘贴剥离得到石墨烯。

但是这种方法制备周期长效率低层数不可控。

表面外延生长法是种制备大面积高质备方法自从年用机械剥离法制得石墨烯以来，人们直在寻求种可控制备高质量大面积石墨烯的有效方法。

在这股席卷全世界的石墨烯浪潮中，各国科学家陆续发展出了多种各有特色的制备方法。

众多制备方法方法，在拉曼光谱图中主要是分别位于，，的峰需要引起关注。

其中峰是缺陷峰，主要用于衡量石墨烯的质量峰和峰的比值以及峰的半峰宽则可反映出石墨烯的层数。

石墨烯的制外，除了显微照片，我们还需要对石墨烯的层数以及微观缺陷进行系统性的表征，此时就要用到基于激光拉曼散射效应的拉曼光谱。

拉曼光谱是种能迅速了解石墨烯样品信息的原位无损检测镜扫描电子显微镜，。

利用波长更短的电子代替可见光来表征纳米尺度的材料，并且通过二次电子成像技术，可以得到立体感很强的样品照片。

此基底上，利用光的干涉效应，我们可以直接观察到石墨烯薄片，并能通过颜色区别粗略判断层数。

然而由于光的衍射现象，光学显微镜的分辨能力有限，要想在纳米尺度上观察石墨烯，我们就需要分辨能力更强的显微见武汉大学先进纳米材料实验室曾梦琪本科论文石墨烯的表征方法表征石墨烯的方法有很多，其中光学显微镜，是最简单快速的表征方法之。

将石墨烯转移至特定厚度的，高温时仍能稳定存在。

这些优异的性质无不吸引了全球科学家的目光。

注更多有关石墨烯的结构与性质的信息请参受的最大压力约为，这是由于其微观结构在受力时不会发生其它材料内部那样的原子重排，而是平面整体受力，故其有条件成为目前所知强度最高的材料。

此外，石墨烯的导热系数高达，比表面积计算值为因此，石墨烯也只能算作准二维原子晶体注。

在石墨烯内部，空穴和电子相互分离，室温下其载流子的浓度甚至高达，迁移率可达。

石墨烯还具有很高的机械强度，每的石墨烯可承型杂化的碳原子构成的二维蜂窝状结构。

因为平面二维原子晶体在热力学上是不稳定的，所以人们最初不相信石墨烯可以稳定存在，但后来的研究证明石墨烯表面其实是有众多微小的起伏，提供了其热力学稳定的基础数畴区大小边缘形态等，而这些恰恰是影响石墨烯性质的关键因素。

因此，如何可控可重复地制备石墨烯对基础研究和实际应用而言都是亟须解决的问题。

石墨烯的结构和性质简介石墨烯是碳的同素异形体之，是由奖，同时也掀起了场全球范围内研究石墨烯的热潮。

虽然机械剥离石墨烯具有诸多优异的性质，但所制得的石墨烯往往层数不可控，均性不佳，这大大制约了其应用范围。

目前石墨烯通常的制备方法难以精确控制石墨烯的层通过胶带机械剥离法首次获得。

石墨烯拥有许多独特的性质，例如室温下极高的载流子迁移率反常的量子霍尔效应良好的导电导热性能以及强于钢铁十倍的机械强度。

两位科学家也藉此获得了年诺贝尔物理学的作用降温过程对石墨烯单晶生长的影响降温速率对单晶生长的影响降温时保护性气氛的影响第四章总结与展望参考文献致谢第章绪论石墨烯简介石墨烯于年由英国曼彻斯特大学的科学家和的作用降温过程对石墨烯单晶生长的影响降温速率对单晶生长的影响降温时保护性气氛的影响第四章总结与展望参考文献致谢第章绪论石墨烯简介石墨烯于年由英国曼彻斯特大学的科学家和通过胶带机械剥离法首次获得。

石墨烯拥有许多独特的性质，例如室温下极高的载流子迁移率反常的量子霍尔效应良好的导电导热性能以及强于钢铁十倍的机械强度。

两位科学家也藉此获得了年诺贝尔物理学奖，同时也掀起了场全球范围内研究石墨烯的热潮。

虽然机械剥离石墨烯具有诸多优异的性质，但所制得的石墨烯往往层数不可控，均性不佳，这大大制约了其应用范围。

目前石墨烯通常的制备方法难以精确控制石墨烯的层数畴区大小边缘形态等，而这些恰恰是影响石墨烯性质的关键因素。

因此，如何可控可重复地制备石墨烯对基础研究和实际应用而言都是亟须解决的问题。

石墨烯的结构和性质简介石墨烯是碳的同素异形体之，是由型杂化的碳原子构成的二维蜂窝状结构。

因为平面二维原子晶体在热力学上是不稳定的，所以人们最初不相信石墨烯可以稳定存在，但后来的研究证明石墨烯表面其实是有众多微小的起伏，提供了其热力学稳定的基础因此，石墨烯也只能算作准二维原子晶体注。

在石墨烯内部，空穴和电子相互分离，室温下其载流子的浓度甚至高达，迁移率可达。

石墨烯还具有很高的机械强度，每的石墨烯可承受的最大压力约为，这是由于其微观结构在受力时不会发生其它材料内部那样的原子重排，而是平面整体受力，故其有条件成为目前所知强度最高的材料。

此外，石墨烯的导热系数高达，比表面积计算值为，高温时仍能稳定存在。

这些优异的性质无不吸引了全球科学家的目光。

注更多有关石墨烯的结构与性质的信息请参见武汉大学先进纳米材料实验室曾梦琪本科论文石墨烯的表征方法表征石墨烯的方法有很多，其中光学显微镜，是最简单快速的表征方法之。

将石墨烯转移至特定厚度的基底上，利用光的干涉效应，我们可以直接观察到石墨烯薄片，并能通过颜色区别粗略判断层数。

然而由于光的衍射现象，光学显微镜的分辨能力有限，要想在纳米尺度上观察石墨烯，我们就需要分辨能力更强的显微镜扫描电子显微镜，。

利用波长更短的电子代替可见光来表征纳米尺度的材料，并且通过二次电子成像技术，可以得到立体感很强的样品照片。

此外，除了显微照片，我们还需要对石墨烯的层数以及微观缺陷进行系统性的表征，此时就要用到基于激光拉曼散射效应的拉曼光谱。

拉曼光谱是种能迅速了解石墨烯样品信息的原位无损检测方法，在拉曼光谱图中主要是分别位于，，的峰需要引起关注。

其中峰是缺陷峰，主要用于衡量石墨烯的质量峰和峰的比值以及峰的半峰宽则可反映出石墨烯的层数。

石墨烯的制备方法自从年用机械剥离法制得石墨烯以来，人们直在寻求种可控制备高质量大面积石墨烯的有效方法。

在这股席卷全世界的石墨烯浪潮中，各国科学家陆续发展出了多种各有特色的制备方法。

众多制备方法中最基础的就是采用的胶带机械剥离法，使用胶带对高定向热解石墨进行反复粘贴剥离得到石墨烯。

但是这种方法制备周期长效率低层数不可控。

表面外延生长法是种制备大面积高质量石墨烯的可行方法，主要分为使用贵金属单晶的表面外延生长法和高温蒸发法。

其缺点是制备成本高条件苛刻过程复杂难以转移，故难以应用于大规模生产。

此外，加利福尼亚大学洛杉矶分校的小组提出了另种新颖的方法他们使用强氧化剂将石墨氧化，石墨片层之间生成的羟基羧基等官能团会增加其亲水性将其分散在水中后，再还原即可得到石墨烯。

这虽是种大规模制备石墨烯的方法，但不可忽略的是还原过程往往不够彻底，得到的石墨烯缺陷较大，故而限制了这种方法的应用。

目前为止，制备石墨烯的主流方法，也即本文所采用的方法是化学气相沉积法，。

其是利用气态反应物在高温下裂解并于生长基地上沉积得到产物的方法。

法制备石墨烯依据碳在金属基底中溶解度的不同，主要分为两种机理，渗碳析碳机制，使用溶碳金属，在高温时碳源裂解产生的碳原子会溶解于金属基底中，降温时，碳原子从基底内部析出成核，在基底表面形成石墨烯表面生长机制，使用不溶碳金属，高温下碳源裂解产生的碳原子吸附在基底表面，形成石墨烯岛，再生长连成连续的石墨烯。

可以说，法是当下大规模制备的机理，作者未给出详细解释。

图和横截面示意图石英管内铜原子蒸发沉积平衡及生长体系和得到的约和大小六角形石墨烯单晶的照片铜片的三种处理方式退火后铜卷内外表面平整度的表征。

使用再固化铜生长毫米级单晶在使用固态铜生长石墨烯单晶领域，人们都竭尽可能地提高铜箔表面平整度，以期减少成核点，增大石墨烯单晶的晶畴。

最近，和等人尝试了使用再固化铜来生长石墨烯单晶。

顾名思义，所谓再固化铜就是先将铜箔熔化成液态，再降温凝固，目的是锁住液态时理论上原子级平整的表面。

具体做法是使用高熔点金属钨作为衬底，在上面放上适量铜，升温至铜熔点以上，段时间后降温至熔点下的生长温度，得到石墨烯单晶。

对比电抛光，高温退火等，此方法可以得到更好的表面平整度如图所示和更低的成核点密度如图所示但是使用这种方法，他们只得到了大小约的石墨烯单晶，其原因可能是降温过程中碳原子梯度聚集导致对流现象，从而无法局部自组装成石墨烯单晶。

图在使用未处理热退火电抛光和再固化方法处理后，铜箔表面的表面形貌图。

图退火电抛光和再固化处理后的铜箔表面成核点情况。

分别为图中对应方块区域的局部放大图。

随后，等人改进了上述实验方法，采用了两段式的生长过程，将升温降温过程和生长