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国家标准计划《纳米技术 拉曼法测定石墨烯中缺陷含量》由TC279(全国纳米技术标准化技术委员会)归口上报及执行,主管部门为中国科学院。

主要起草单位 泰州石墨烯研究检测平台有限公司东南大学中国科学院大连化学物理研究所泰州巨纳新能源有限公司内蒙古石墨烯材料研究院绍兴文理学院

目录

基础信息

计划号
20204113-T-491
制修订
制订
项目周期
24个月
下达日期
2020-11-23
申报日期
2017-11-23
公示开始日期
2019-07-30
公示截止日期
2019-08-13
国际标准分类号
07.030
07 数学、自然科学
07.030 物理学、化学
归口单位
全国纳米技术标准化技术委员会
执行单位
全国纳米技术标准化技术委员会
主管部门
中国科学院

起草单位

目的意义

石墨烯材料由于其独特的光学、电学、热学和力学性能吸引了科学及工业界的广泛兴趣,并有可能产生对未来有重大影响的颠覆性技术[Nanoscale 2015,欧洲石墨烯旗舰计划]。

石墨烯原子之间的碳碳键仅为1.42?,相互作用非常强,具有稳定的机械结构和化学性质。

石墨烯中π电子的存在使得石墨烯具有优秀的导电性和导热性,载流子的室温迁移率可以达到100000 cm2/V/s,比硅中的电子快100倍以上。

热导率可达6000 W/m?K ,是铜的15倍。

石墨烯又是致密的二维晶格,只能透过质子等基本粒子,即使最小的氢原子也无法穿透。

然而,以上所述的优异性能都是基于完美的石墨烯结构。

任何材料中都存在了结构缺陷,石墨烯也不例外。

国内外相关研究结果已经证实,石墨烯材料中本身存在的微量缺陷、或者在制备和后期处理过程中引入的不同浓度和类型的缺陷对材料的性能有重大影响。

例如,石墨烯中的缺陷和晶界会散射电子进而限制载流子迁移率和导电性;石墨烯中空位和含氧缺陷的引入会极大程度的降低其热传导能力;缺陷的引入也会改变石墨烯的力学特性,等等。

因此,建立一个标准的方法来分析和评价石墨烯材料中缺陷的类型和浓度是非常紧迫的,特别是对于石墨烯在微电子、光电子等领域的应用至关重要。

各种先进的表征技术,如透射电子显微镜(TEM),扫描隧道显微镜(STM)已被用来表征石墨烯材料中的原子尺度结构缺陷。

然而,这些技术需要复杂的样品制备,并且探测区域很小,效率很低。

另一方面,拉曼光谱已被广泛用于研究碳材料,包括石墨烯和碳纳米管中的结构缺陷。

在拉曼光谱中缺陷诱导的D峰的强度与石墨烯材料的缺陷量直接相关。

D和D’两个缺陷峰的强度比也常用于结构缺陷的类型,如空位缺陷,SP3缺陷等。

此外,拉曼光谱这一光学表征方法是非破坏性的,探测范围从亚微米到厘米级别,非常适合用于大尺度石墨烯样品的缺陷分析。

范围和主要技术内容

本项目将建立一个通过拉曼光谱方法分析和测定石墨烯中缺陷含量的标准,对于CVD生长的石墨烯薄膜和机械剥离方法制备的石墨烯中的缺陷进行定量分析,对于氧化还原和插层分离的方法获得石墨烯样品进行定性分析。主要内容包括:简要介绍拉曼光谱方法判定石墨烯中缺陷含量的原理;利用拉曼光谱测定石墨烯中缺陷的含量的操作方法以及数据分析方法;影响测试结果的因素和误差分析等。

涉及的产品清单

石墨烯薄膜

国家级科研专项支撑

国家自然科学基金: 石墨烯中缺陷的拉曼光谱研究 11104026