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石墨烯和六方氮化硼(h-BN)等二维材料,由于其独特的光电性能,和潜在的广泛应用前景,成为科学领域的研究热点。然而如何有效可控的制备单晶石墨烯,以及如何制备不同二维平面异质材料,是重要的科学问题。本文以液态铜为基底,以化学气相沉积(CVD)为方法,探索石墨烯单晶以及石墨烯-六方氮化硼平面异质结制备的问题,主要的研究内容如下: 1、以液态铜为基底,通过多种方法实现了对石墨烯成核的有效控制,最终制备了尺寸约6毫米的单晶石墨烯。实验中所采用的控制成核的方法包括水辅助法、两步生长法以及刻蚀再生长法。通过在CVD系统中可控的引入水蒸气,有效的增加了系统的稳定性,并降低了石墨烯的成核密度。同时,较大的甲烷流量的引入,也加快了石墨烯的生长速度。采用两步生长法,通过较大浓度的甲烷促进石墨烯成核之后,以稍小的甲烷浓度来维持生长,在保持较低成核密度下,获得了较大的石墨烯单晶。通过降低甲烷浓度来进行可控的刻蚀,可以获得极少数成核点来进行二次生长,所获得的石墨烯单晶也呈现出较均匀的尺寸。 2、以液态铜为基底,探究六方氮化硼沿石墨烯边界外延生长以制备石墨烯-h-BN平面异质结的机制问题。试验中发现,h-BN沿zigzag边界和armchair边界生长时,呈现出不同的生长形貌和速度。通过h-BN下沉积的多层氮化硼和对氮化硼的刻蚀过程,推测了h-BN沿石墨烯边界生长的过程。实验同时观察到了h-BN沿氮化硼晶界处的定向生长。由此可以说明,边界对h-BN外延生长过程有很重要的影响作用。