石墨烯层数的拉曼光谱测定开题报告

全文总字数：3256字

1. 研究目的与意义（文献综述）

石墨烯是一种特殊的由碳原子按六角形排列组成的二维碳纳米材料。石墨烯这种材料一直在自然界中存在，但是多是许多层石墨烯堆叠而成，而单层的石墨烯极难分离出。

石墨烯具有极其优异的理化性质。就已知而言，石墨烯是已知力学强度最高的材料之一，与此同时石墨烯还拥有很好的韧性；石墨烯也是一种导电性能极为优秀的材料，室温下的导电性能超过了硅材料的10倍，同时，石墨烯的导电性能受到温度的影响较小；除导电性能外，石墨烯同样具有十分好的热传导性能，是目前为止导热系数最高的碳材料；另外，石墨烯的结构十分稳定，在外力作用下不易改变自身的理化性质。

因此，石墨烯的优良性质使其在各行各业都具有十分重大的用途，基于石墨烯目前的研究现状，可能将主要应用于移动设备、航空航天及新能源电池领域。除此之外，石墨烯在传感器、集成电路、医学生物、半导体、光伏、国防军工等领域都有着重要地位，将来会在各个领域占据相当的地位。目前常见的石墨烯薄膜制备法为化学气相沉积法，粉体制备法为机械剥离法及氧化还原法等。

2. 研究的基本内容与方案

本次设计中，拟采用通过显微拉曼系统来对石墨烯样本进行分析，通过对拉曼散射效应产生的拉曼光谱进行分析来判定石墨烯样品的层数。

本次设计拟采用532nm激光照射基底上的石墨烯样本，从而得到石墨烯样本的拉曼光谱图。光谱图中的峰展示了石墨烯的结构缺陷，峰展现了杂化碳原子的面内振动，峰展示了碳原子的层间堆垛方式。

在判定石墨烯的层数中，根据石墨烯层数的多少有多种不同的判定方法。比如在10层以内，石墨烯样本拉曼光谱中的峰强度随层数呈线性增加，而在多层石墨烯样本中，强度随层数增加而变弱，这是由于入射光的多级干涉以及石墨烯中的拉曼信号多级反射造成；另外，单层石墨烯的峰为一个完美的单洛伦兹峰型，而多层石墨烯的峰也可以拟合为多个洛伦兹峰的叠加状态，如双层石墨烯的峰可拟合为四个洛伦兹峰，三层可以拟合为六个洛伦兹峰等，这是由于峰是由双声子双共振产生，石墨烯的堆垛方式不同使双共振散射过程变化，从而使峰由多个洛伦兹峰叠加呈现；石墨烯样本的峰强度比值也常常被用来作为石墨烯层数的判断依据。

3. 研究计划与安排

1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，熟悉拉曼散射的基本理论知识。确定设计方案，完成开题报告。

4-5周：掌握显微共焦拉曼光谱仪的结构、原理及其操作方法。

6-8周：对石墨烯进行拉曼光谱测试，并对实验数据进行处理。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]吴娟霞，徐华，张锦. 拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用[j].化学学报, 2014,72:301-308

[2]malard l m , pimenta m a , dresselhaus g , et al. raman spectroscopy in graphene[j]. physics reports, 2009, 473(5):51-87.

[3]wang y y , ni z h , shen z x , et al. interference enhancement of raman signal of graphene[j]. applied physics letters, 2008, 92(4):43121.