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顯微拉曼在石墨烯表征中的應(yīng)用
閱讀：296 發(fā)布時(shí)間：2020-7-16
石墨烯是目前發(fā)現(xiàn)的*薄、強(qiáng)度*大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能*強(qiáng)的一種新型納米材料。就石墨烯材料及其器件的研究而言，鑒別 石墨烯層數(shù) 以及量化其無序性的影響是至關(guān)重要的，而顯微 拉曼光譜，是用于表征上述兩種性能的便捷又可行的方法。
石墨烯及碳同素異構(gòu)體
石墨烯是由高度結(jié)晶態(tài)石墨單層組成的一種高等新型材料，是構(gòu)建其他碳同素異構(gòu)體的基本單元（圖1）。2004 年英國曼徹斯特大學(xué)的 A.K.Geim 領(lǐng)導(dǎo)的小組*通過機(jī)械剝離的方法成功制備了新型的二維碳材料-石墨烯。石墨烯自發(fā)現(xiàn)以來，由于其十分良好的強(qiáng)度、柔韌、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)特性，在物理學(xué)、材料學(xué)、電子信息、計(jì)算機(jī)、航空航天等領(lǐng)域都得到了長足的發(fā)展。
【樣品 & 測試】石墨烯的拉曼光譜中，主要包含 G 峰（1580cmˉ? 附近）、G′ 峰（2700cmˉ? 附近）以及 D 峰（1350cmˉ? 波數(shù)附近），其中，G 峰和 G′ 峰可以用于表征石墨烯的層數(shù)。
不同層數(shù)石墨烯拉曼光譜，G 峰隨層數(shù)的變化(左)[1]，G′ 峰隨層數(shù)的變化(右)[2]
不同層數(shù)石墨烯拉曼光譜，G 峰隨層數(shù)的變化(左)[1]，G′ 峰隨層數(shù)的變化(右)[2]
G 峰可以有效的反映石墨烯層數(shù)，隨著層數(shù)的增加，G 峰的峰位會(huì)向低頻移動(dòng)。完美的單洛倫茨峰型的二階拉曼峰（G′ 峰）是判定單層石墨烯簡單而有效的方法，但當(dāng)層數(shù)大于 1 時(shí)，石墨烯層數(shù)與 G′ 峰的關(guān)系會(huì)變得比較復(fù)雜。
【總結(jié)】拉曼光譜是表征石墨烯層數(shù)的一種無損且有效的手段，石墨烯拉曼光譜的峰位、形狀以及寬度與其層數(shù)相關(guān)。由于石墨烯“薄”的特性，常規(guī)拉曼光譜儀在檢測其拉曼信號(hào)時(shí)，極易引入基底的影響，從而導(dǎo)致石墨烯本身拉曼信號(hào)被湮滅。復(fù)享顯微拉曼光譜，可以有效的規(guī)避基底信號(hào)對(duì)石墨烯拉曼信號(hào)的影響，獲取更加干凈的石墨烯拉曼光譜，從而對(duì)石墨烯層數(shù)進(jìn)行表征。▌
【參考文獻(xiàn)】
Hui Wang, et al. "Vibrational properties of graphene and graphene layers." Journal of Raman Spectroscopy 40 (2009). Link
Mildred S. Dresselhaus, et al. "Perspectives on carbon nanotubes and graphene raman spectroscopy." Nano Letter 10.3 (2010). Link