合成高品質化學氣相沉積石墨烯暨利用表面疏水作用直接轉置石墨烯方法之開發

Abstract

本論文主要分為兩部分，第一部分為合成高品質石墨烯，目標是利用化學氣相沉積法合成出單晶、大面積且具有高比例單層的石墨烯，我們利用石英狹縫做為一侷限空間的石墨烯成長方法，成功地達到大面積單晶石墨烯。然而，此一合成方式易合成出多層的石墨烯，因此我們探討在石墨烯合成過程中，使用不同的石英狹縫高度對合成石墨烯造成之影響，從模擬及合成結果可以發現當狹縫高度改變，氣體流場產生變化，當石英狹縫高度越窄，有效減少了成核點密度，得到之單晶石墨烯大小約為200 μm，但是其內部產生多層堆疊結構；然而當石英狹縫高度為180 μm時，可得到亦約200 μm大小之單晶石墨烯且有效提升單層之比例達99.7%。 此研究的第二部分為石墨烯轉置方法的開發，我們發展了一種石墨烯直接轉置的方法，藉由修飾具有疏水性官能基之自組裝單分子膜於矽基板上，利用石墨烯本身的疏水性質與基板表面產生作用，成功地將石墨烯轉置於矽基板上，再以各類顯微鏡、光譜及電性測量進行分析。從結果發現使用我們所開發的直接轉置方法可以得到較潔淨的石墨烯表面，且測量到的場效載子遷移率可高達4600 cm^2/(V*s)，和普遍使用PMMA轉置石墨烯的方法所得到的結果是互相匹比的。