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石墨烯材料制备及其场发射研究

作　者: 汪恺
导　师: 孙卓
学　校: 华东师范大学
专　业: 微电子与固体电子学
关键词: 石墨烯制备透明导电电极场发射
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

石墨烯又称单层石墨,是一种新发现的二维材料,厚度只有一个碳原子厚度。它是目前世上最薄却也最坚硬的纳米材料,几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光,导热系数高达5300 W/mk,高于金刚石和碳纳米管,常温下其电子迁移率超过15000 cm2/Vs,也比碳纳米管和硅晶体高,是目前世界上电阻率最小的材料。因电阻率极低,光透过率也较好,因此适合制作透明触控屏幕、透明电极等。本论文首先总结了石墨烯的制备方法和表征性质及手段,然后针对石墨烯作为透明电极的可能性进行了探讨,最后基于石墨烯和碳纳米管性质的相似性,对两种不同工艺制备的石墨烯的场发射性质及电学性质进行了对比研究,表明石墨烯是一种具有潜在的场发射应用价值的新型材料。实验结果表明用化学方法制备大面积的石墨烯片,需要较温和的还原条件。在室温下干燥后由于表面应力会自然卷曲形成适宜场发射的尖端凸起形貌,从而增强局域电场,达到较好的场发射效果。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-9
第一章绪论  9-13
  1.1 石墨烯概述  9-10
  1.2 石墨烯的物理性质  10-11
  1.3 石墨烯研究及应用现状  11-12
  1.4 课题研究的目的意义及主要内容  12-13
第二章石墨烯制备方法及表征方法  13-20
  2.1 石墨烯的物理制备方法  13-14
    2.1.1 微机械剥离法  13
    2.1.2 SiC高温外延法  13-14
    2.1.3 过渡金属催化的化学汽相淀积(CVD)方法  14
  2.2 石墨烯的化学制备方法  14-16
    2.2.1 氧化还原法  14-15
    2.2.2 石墨插层法  15
    2.2.3 溶剂热法  15-16
  2.3 表征方法及仪器  16-20
    2.3.1 扫描电子显微镜  16
    2.3.2 透射电子显微镜  16-17
    2.3.3 X射线衍射仪  17-18
    2.3.4 紫外—可见光光谱仪  18
    2.3.5 场发射测试仪  18-20
第三章氧化还原法制备石墨烯及其性质表征研究  20-30
  3.1 氧化还原石墨粉方法  20-21
  3.2 氧化碳纳米管(CNT)展开法  21-23
  3.3 氧化还原石墨法制备石墨烯的表征  23-25
  3.4 多壁碳管展开法制备石墨烯的表征  25-27
  3.5 石墨烯与银纳米复合物表征  27-30
第四章石墨烯场发射  30-43
  4.1 场发射概述  30-35
    4.1.1 场发射简介  30-31
    4.1.2 Fowler-Nordheim理论  31-32
    4.1.3 石墨烯场发射研究现状及进展  32-35
  4.2 场发射石墨烯薄膜的表面结构  35-36
  4.3 场发射石墨烯薄膜的理论计算  36-39
  4.4 微波反应时间对场发射的影响  39-41
  4.5 石墨烯薄膜厚度对场发射的影响  41-42
  4.6 实验小结  42-43
第五章总结与展望  43-45
参考文献  45-48
硕士期间发表论文  48-49
致谢  49

石墨烯材料制备及其场发射研究

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