石墨烯拉曼光谱表征

　　多层石墨烯的拉曼光谱表征

　　 Part1

　　 引言

　　石墨烯是sp2碳原子紧密堆积形成的六边形蜂窝状结构二维原子晶体，具有高电导率和热导率、高载流子迁移率、自由的电子移动空间、高强度和刚度等优势，将在微纳电子器件、光电检测与转换材料、结构和功能增强复合材料及储能等广阔的领域得到应用；在半导体产业、光伏产业、锂离子电池、航天、军工、新一代显示器等传统领域和新兴领域都将带来革命性的技术进步，一旦量产必将成为下一个万亿级的产业。

　　然而，石墨烯物理性质研究和器件应用的快速发展对材料的制备和表征提出了新的要求，自从石墨烯发现以来，各种表征方法被广泛地用于石墨烯材料的研究。拉曼光谱是一种快速无损的表征材料晶体结构、电子能带结构、声子能量色散和电子-声子耦合的重要的技术手段，具有较高的分辨率，是富勒烯、碳纳米管、金刚石研究中最受欢迎的表征技术之一，在碳材料的发展历程中起到了至关重要的作用。利用拉曼分析我们可以判断石墨烯层数、堆落方式、权限、边缘结构、张力和掺杂状态等结构和性质。

　　本文利用拉曼光谱研究了多层石墨烯的拉曼光谱，并基于石墨材料的共振拉曼散射机理指认样品各拉曼峰的物理根源。

　　实验设备

　　Part 2

　　样品：多层石墨烯薄膜，按照边缘、中间区域检测多个采样点。

　　试验设备：显微共聚焦拉曼光谱仪系统（型号Finder Vista，北京卓立汉光仪器有限公司）；激光器波长为532nm；光谱仪参数：500焦距，光栅1800g/mm；狭缝宽度为100um，积分时间为20s，100X物镜。

　　结论

　　Part 3

　　本文利用532nm激发光源检测层石墨烯的拉曼光谱。通过对其拉曼光谱进行分析，可以快速准确地确定石墨烯的层数；利用其D峰与G峰的强度比可以定量研究石墨烯中的缺陷密度。拉曼光谱在石墨烯领域不仅仅止步于判断石墨烯的层数以及缺陷密度，根据石墨烯的晶格结构和双共振拉曼散射过程的跃迁选律，利用石墨烯边缘D峰强度不仅可以判断边缘手性结构，也可以分析石墨烯的扭转结构；另外，外界环境的变化也会对石墨烯的拉曼光谱产生影响，例如温度、应力以及石墨烯所处的基底等等。

　　石墨烯的拉曼光谱研究工作还有很长的路要走，在这条道路上还会遇到许多科学与技术上的问题，相信随着广大科研工作者的进一步深入地研究与分析，这些难题将会逐个被解决，人们对拉曼在石墨烯领域的应用认识将会更加地全面与深入！

　　测试光谱图如下：

多层石墨烯中心、边缘区域拉曼光谱图

图3 1350cm-1、1580cm-1的拉曼特征峰

图4 2700cm-1的拉曼特征峰