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《南昌大学》 2019年
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垂直石墨烯在中压等离子体中的生长及其在应变传感器中的应用研究

张欢  
【摘要】:石墨烯由于优异的电子学、光学和热学等性能,因而一直以来都是研究的热点。垂直石墨烯作为石墨烯的一种特殊结构,具有巨大的表面积与体积比,锋利的边缘,良好的导电等性能。因此垂直石墨烯结构是下一代电子发射、传感器、能量存储和生物等领域的最佳候选者之一。但是目前对于垂直石墨烯的研究存在生长速率缓慢、生长机理尚不明确等问题,而近年来开发的中压等离子体技术能够快速高效的合成薄膜,因此可能在快速制备垂直石墨烯薄膜方面有巨大的潜力。本论文以中压等离子体技术为基础,利用其独特的中压等离子体环境,优化工艺条件,实现了垂直石墨烯的快速生长,并研究其生长模式以及垂直石墨烯在应变传感器的应用。主要研究的工作内容包括:(1)利用中压等离子体CVD技术实现了垂直石墨烯的快速生长。实验探究了沉积工艺对生长速率的影响,提高射频功率和甲烷流量可以提高垂直石墨烯薄膜的沉积速率。在甲烷流量为80sccm时,垂直石墨烯的生长速率达到了5.8μm/min。(2)利用中压等离子体CVD技术实现两种不同的生长模式。实验研究了不同生长参数对垂直石墨烯生长模式的影响,通过改变射频功率等条件得到了两种不同结构的垂直石墨烯:垂直石墨烯纳米片和碳球-垂直石墨烯纳米片复合结构。(3)利用中压等离子体CVD技术,制备一种三维网状骨架结构的垂直石墨烯薄膜作为导电材料制备了微裂纹应变传感器,测试的结果显示在80%的拉伸应变条件下,灵敏度系数为1.10×10~3。
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TQ127.11;TP212

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