通过脉冲激光沉积技术在镀镍的单晶硅基底上低温制备高质量、低缺陷的少层石墨烯

《Diamond and Related Materials》：Low-temperature preparation of high-quality low-defect few-layer graphene on nickel-coated single-crystal silicon substrates via pulsed laser deposition

　　

刘森|孙大鹏|张小龙|田淮|程九山|桑立军|刘忠伟

摘要

通过脉冲激光沉积技术在镀镍的单晶硅基底上成功制备了高质量的低层石墨烯，并系统研究了四个关键工艺参数（沉积温度、真空压力、碳膜厚度和镍膜厚度）对其结构性质的影响。采用拉曼光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜-能量色散光谱、X射线光电子能谱、原子力显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射和拉曼成像等多维表征方法，阐明了生长机制并优化了工艺条件。研究结果表明，最佳工艺参数为：沉积温度500°C、真空压力2.6×10?? Pa、碳膜厚度25 nm和镍膜厚度75 nm。在这些条件下，所得石墨烯主要为双层结构（局部区域接近单层），其I?D/IG比值为1.55–2.25，缺陷密度较低（ID/IG = 0.08–0.18），表现出优异的结构连续性、均匀的层分布和高结晶质量。