石墨烯拉曼光譜表征

　　多層石墨烯的拉曼光譜表征

　　 Part1

　　 引言

　　石墨烯是sp2碳原子緊密堆積形成的六邊形蜂窩狀結構二維原子晶體，具有高電導率和熱導率、高載流子遷移率、自由的電子移動空間、高強度和剛度等優勢，將在微納電子器件、光電檢測與轉換材料、結構和功能增強復合材料及儲能等廣闊的領域得到應用；在半導體產業、光伏產業、鋰離子電池、航天、軍工、新一代顯示器等傳統領域和新興領域都將帶來革命性的技術進步，一旦量產必將成為下一個萬億級的產業。

　　然而，石墨烯物理性質研究和器件應用的快速發展對材料的制備和表征提出了新的要求，自從石墨烯發現以來，各種表征方法被廣泛地用于石墨烯材料的研究。拉曼光譜是一種快速無損的表征材料晶體結構、電子能帶結構、聲子能量色散和電子-聲子耦合的重要的技術手段，具有較高的分辨率，是富勒烯、碳納米管、金剛石研究中最受歡迎的表征技術之一，在碳材料的發展歷程中起到了至關重要的作用。利用拉曼分析我們可以判斷石墨烯層數、堆落方式、權限、邊緣結構、張力和摻雜狀態等結構和性質。

　　本文利用拉曼光譜研究了多層石墨烯的拉曼光譜，并基于石墨材料的共振拉曼散射機理指認樣品各拉曼峰的物理根源。

　　實驗設備

　　Part 2

　　樣品：多層石墨烯薄膜，按照邊緣、中間區域檢測多個采樣點。

　　試驗設備：顯微共聚焦拉曼光譜儀系統（型號Finder Vista，北京卓立漢光儀器有限公司）；激光器波長為532nm；光譜儀參數：500焦距，光柵1800g/mm；狹縫寬度為100um，積分時間為20s，100X物鏡。

　　結論

　　Part 3

　　本文利用532nm激發光源檢測層石墨烯的拉曼光譜。通過對其拉曼光譜進行分析，可以快速準確地確定石墨烯的層數；利用其D峰與G峰的強度比可以定量研究石墨烯中的缺陷密度。拉曼光譜在石墨烯領域不僅僅止步于判斷石墨烯的層數以及缺陷密度，根據石墨烯的晶格結構和雙共振拉曼散射過程的躍遷選律，利用石墨烯邊緣D峰強度不僅可以判斷邊緣手性結構，也可以分析石墨烯的扭轉結構；另外，外界環境的變化也會對石墨烯的拉曼光譜產生影響，例如溫度、應力以及石墨烯所處的基底等等。

　　石墨烯的拉曼光譜研究工作還有很長的路要走，在這條道路上還會遇到許多科學與技術上的問題，相信隨著廣大科研工作者的進一步深入地研究與分析，這些難題將會逐個被解決，人們對拉曼在石墨烯領域的應用認識將會更加地全面與深入！

　　測試光譜圖如下：

多層石墨烯中心、邊緣區域拉曼光譜圖

圖3 1350cm-1、1580cm-1的拉曼特征峰

圖4 2700cm-1的拉曼特征峰