石墨烯中层数以及量化其无序性检测方案(激光拉曼光谱)

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【概述】石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。就石墨烯材料及其器件的研究而言，鉴别 石墨烯层数 以及量化其无序性的影响是至关重要的，而显微 拉曼光谱，是用于表征上述两种性能的便捷又可行的方法。        图1，石墨烯及碳同素异构体 石墨烯是由高度结晶态石墨单层组成的一种高等新型材料，是构建其他碳同素异构体的基本单元（图1）。2004 年英国曼彻斯特大学的 A.K.Geim 领导的小组首次通过机械剥离的方法成功制备了新型的二维碳材料-石墨烯。石墨烯自发现以来，由于其十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性，在物理学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域都得到了长足的发展。              【样品 & 测试】石墨烯的拉曼光谱中，主要包含 G 峰（1580cmˉ¹ 附近）、G′ 峰（2700cmˉ¹ 附近）以及 D 峰（1350cmˉ¹ 波数附近），其中，G 峰和 G′ 峰可以用于表征石墨烯的层数。 图2，不同层数石墨烯拉曼光谱，G 峰随层数的变化(左)[1]，G′ 峰随层数的变化(右)[2] G 峰可以有效的反映石墨烯层数，随着层数的增加，G 峰的峰位会向低频移动。完美的单洛伦茨峰型的二阶拉曼峰（G′ 峰）是判定单层石墨烯简单而有效的方法，但当层数大于 1 时，石墨烯层数与 G′ 峰的关系会变得比较复杂。 【总结】拉曼光谱是表征石墨烯层数的一种无损且有效的手段，石墨烯拉曼光谱的峰位、形状以及宽度与其层数相关。由于石墨烯“薄”的特性，常规拉曼光谱仪在检测其拉曼信号时，极易引入基底的影响，从而导致石墨烯本身拉曼信号被湮灭。复享显微拉曼光谱，可以有效的规避基底信号对石墨烯拉曼信号的影响，获取更加干净的石墨烯拉曼光谱，从而对石墨烯层数进行表征。▌ 【参考文献】       ✽ 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).  【概述】石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。就石墨烯材料及其器件的研究而言，鉴别 石墨烯层数 以及量化其无序性的影响是至关重要的，而显微 拉曼光谱，是用于表征上述两种性能的便捷又可行的方法。      图2，不同层数石墨烯拉曼光谱，G 峰随层数的变化(左)[1]，G′ 峰随层数的变化(右)[2]G 峰可以有效的反映石墨烯层数，随着层数的增加，G 峰的峰位会向低频移动。完美的单洛伦茨峰型的二阶拉曼峰（G′ 峰）是判定单层石墨烯简单而有效的方法，但当层数大于 1 时，石墨烯层数与 G′ 峰的关系会变得比较复杂。【参考文献】      ✽ Hui Wang, et al. "Vibrational properties of graphene and graphene layers." Journal of Raman Spectroscopy 40 (2009).      ✽ Mildred S. Dresselhaus, et al. "Perspectives on carbon nanotubes and graphene raman spectroscopy." Nano Letter 10.3 (2010).