文档介绍：石墨烯的制备以及在场发射性能
钱敏, 冯涛
, 孙卓
,
华东师范大学纳光电集成与先进装备教育部工程研究中心上海
!
, 。
摘要∀石墨烯#∃% &∋( )∗。+作为碳家族中又一种新的材料它是由单层六角元胞#等角六边形+碳原子组成
, ,
石墨烯是一种零带隙半金属, 半导体材料具有比硅高很多的载流子迁移率因此它适用于场发射显示
。, ,
器本文用−. )% 0 法制备氧化石墨然后用联氨还原的方法制备高产石墨烯然后通过丝网印刷方
/ 2 。
,
法制备石墨烯场发射阴极具有稳定的开启电压约 1 3 4 ∋ 5 的场发射性能本研究不仅在碳基膜场发
, 。
射平板显示等实际应用中具有重要研究价值也为石墨烯膜在其他方面的应用开辟了道路
, ,
关键词∀石墨烯丝网印刷场发射
1 引言
2
1 1 石墨烯的历史
,
石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料厚度仅为头发的
万分
, 、、,
之一是构建其它维数碳质材料#如零维富勒烯一维纳米碳管三维石墨+ 的基本单元具有极好的
。, 。
结晶性及电学质量自由态的二维晶体结构一直被认为热力学不稳定不能在普通环境中独立存在
6
, · · 2 。
年英国曼彻斯特大学的安德烈 7 海姆#8∗9 % ) 7 : ); 5+ 等制备出了石墨烯海姆和他的同事偶然中
。,
发现了一种简单易行的新途径他们强行将石墨分离成较小的碎片从碎片中剥离出较薄的石墨薄片,
, , 。
然后用一种特殊的塑料胶带粘住薄片的两侧撕开胶带薄片也随之一分为二不断重复这一过程, 就
, 。
可以得到越来越薄的石墨薄片而其中部分样品仅由一层碳原子构成他们制得了石墨烯〔1<
2 —
1
石墨烯的性质
。,
石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮它不仅是已知材料中最薄的一种还非常牢固坚硬= 作
, , 。
为单质它在室温下传递电子的速度比已知导体都快= 另外石墨烯的结构非常稳定【
一6< 石墨烯
, 、
特有的结构和特性使得其在纳电子器件方面可能有广泛的应用包括∀电子工程作为电池电极材料以
、、、。
提高电池效率储氢材料领域场发射材料量子计算机以及超灵敏传感器等领域
2
1 > 石墨烯的制备方法
, ,
目前有三种方法制备石墨烯一种是机械剥离法这种方法是通过机械力从新鲜石墨晶体的表面
。、, 。
剥离石墨烯片层这种方法的缺点是效率低随机性大不能满足工业化的需要另一种是加热? ≅Α
。, ,
法第三种是化学氧化还原法即先用−. / )% 0 法【3< 将石墨氧化成氧化石墨再进行还原得到石墨
, , 。
烯这种方法产量大适合实际应用
, , ,
在氧化石墨#ΒΧ;9) ∃%& ∋( ; Δ) :Ε+ 制备过程中氧原子的引入破坏了原始石墨的共辘结构使剥
, 。
离的氧化石墨烯失去导电性从而限制了其在合成导电纳米复合物方面的应用通过化学或电化学还原
, , ,
方法可以对 0 ∋, 键接的石墨烯网结构进行修复使之脱氧实现重石墨化从而使氧化石墨烯的导电性
, 。
能显著增大甚至可与原始石墨相当常用的还原剂主要有麟水, 此外也有用氢气对氧化石墨进行还原
。