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物理化学学报  2016, Vol. 32 Issue (10): 2399-2410    DOI: 10.3866/PKU.WHXB201606242
综述     
石墨烯的制备、表征及其在透明导电膜中的应用
朱杰君1,2,孙海斌3,1,吴耀政1,万建国1,*(),王广厚1
1 南京大学物理系,固体微结构物理国家重点实验室,南京210093
2 南京工业大学应用物理系,南京210009
3 信阳师范学院物理电子工程系,先进微纳功能材料重点实验室,河南信阳464000
Graphene: Synthesis, Characterization and Application in Transparent Conductive Films
Jie-Jun ZHU1,2,Hai-Bin SUN3,1,Yao-Zheng WU1,Jian-Guo WAN1,*(),Guang-Hou WANG1
1 National Laboratory of Solid State Microstructures, Department of Physics, Nanjing University, Nanjing 210093, P. R. China
2 Department of Applied Physics, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, P. R. China
3 Key Laboratory of Advanced Micro/Nano Functional Materials, Department of Physics and Electronic Engineering, Xinyang Normal University, Xinyang 464000, Henan Province, P. R. China
 全文: PDF(8911 KB)   HTML 输出: BibTeX | EndNote (RIS) |
摘要:

近年来,石墨烯因其优异的电学和光学等特性,越来越受到人们的广泛关注。研究人员应用多种方法来合成石墨烯并且探讨其潜在的应用价值。本文首先简要介绍了石墨烯的结构及其基本的物理性质,并简单回顾了石墨烯的合成方法和表征手段。在此基础上,讨论了石墨烯/银复合薄膜在透明导电膜中的应用,并详细介绍了我们在该领域的研究成果。用化学气相沉积法(CVD)和多羟基法分别制备了双层石墨烯及银纳米线,成功合成了石墨烯/银复合薄膜,结果表明复合薄膜的方块电阻可降低至26 Ω·□-1,展示了其在光电器件上广泛的应用前景。

关键词: 石墨烯银纳米线透明导电膜方块电阻透光率    
Abstract:

Over the past decade, graphene has been the focus of intensive research because of its remarkable physical and chemical properties. Researchers have made many efforts to synthesize graphene and investigate its potential applications. In this article, we first briefly review the fabrication processes and properties of graphene. Then, we discuss the application of graphene/Ag hybrid films as transparent conductive films (TCFs). Next, we introduce our results on this topic. Graphene and Ag nanowires were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) and the polyol process, respectively. We successfully fabricated a graphene/Ag hybrid film with a low sheet resistance (Rs) of 26 Ω·□-1. Finally, we describe the main challenges facing graphene hybrid films and their potential applications in a wide range of optoelectronic devices.

Key words: Graphene    Silver nanowire    transparent conductive film    Sheet resistance    Optical transmittance
收稿日期: 2016-04-25 出版日期: 2016-06-24
中图分类号:  O643  
基金资助: 国家重点基础研究发展规划项目(2015CB921203);国家自然科学基金项目(51472113);国家自然科学基金项目(11134005)
通讯作者: 万建国     E-mail: wanjg@nju.edu.cn
作者简介: 朱杰君,1978生。2011年获南京大学博士学位。现任南京工业大学数理学院应用物理系副教授。主要研究方向为贵金属纳米结构的制备与石墨烯等二维材料的制备及应用。|孙海斌,1980年生。2006年硕士毕业于郑州大学物理工程学院,2015年博士毕业于南京大学物理学院。现为信阳师范学院硕士研究生导师,副教授。主要研究方向为石墨烯等二维材料的制备及应用。|吴耀政,2015年毕业于南京工业大学理学院,获得学士学位。2015至今就读于南京大学电子科学与工程学院,攻读硕士学位。从事石墨烯复合结构的制备与表征工作。|万建国,1971生。1997年博士毕业于南京航空航天大学。现任南京大学物理学院教授,博士生导师,南京大学优秀中青年学科带头人。主要研究领域为原子团簇物理学和新型磁电功能纳米材料以及石墨烯复合结构的制备与应用工作。|王广厚,1939年生。现为南京大学物理学院教授,博士生导师。2011年当选为中国科学院院士。主要研究领域为原子团簇物理和纳米科学技术。在国内率先开展原子团簇物理的实验和理论研究并取得了一系列创造性成果。
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朱杰君
孙海斌
吴耀政
万建国
王广厚

引用本文:

朱杰君,孙海斌,吴耀政,万建国,王广厚. 石墨烯的制备、表征及其在透明导电膜中的应用[J]. 物理化学学报, 2016, 32(10): 2399-2410.

Jie-Jun ZHU,Hai-Bin SUN,Yao-Zheng WU,Jian-Guo WAN,Guang-Hou WANG. Graphene: Synthesis, Characterization and Application in Transparent Conductive Films. Acta Phys. -Chim. Sin., 2016, 32(10): 2399-2410.

链接本文:

http://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201606242        http://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2016/V32/I10/2399

图1  石墨烯结构示意图
图2  低能密度泛函理论(DFT)三维(3D)能带结构图11
图3  石墨烯合成方法示意图
图4  常压化学气相沉积法(APCVD)制备石墨烯仪器装置示意图
图5  典型的石墨烯的拉曼光谱图
图6  不同层数石墨烯的二维(2D) Raman光谱不同的峰形40
图7  转移到Si/SiO2基底上的多晶石墨烯的扫描电镜(SEM)图像
图8  (a)双层石墨烯的透射电镜(TEM)图,(b)石墨烯边界的高分辨透射电镜图,(c)选区电子衍射(SAED)来自图(a)的浅蓝色圆环区间,(d)沿着浅蓝色箭头方向的衍射斑点的强度47b
图9  石墨烯透光率谱61
图10  石墨烯/银纳米线(Ag NW)复合薄膜制备操作步骤示意图115
图11  石墨烯/Ag NW复合薄膜的(a-c) SEM图像、(d)透射光谱、(e)方块电阻115
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