熱退火處理對三維石墨烯之特性探討

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Title:	熱退火處理對三維石墨烯之特性探討
Authors:	陳密
Contributors:	化學工程與材料科技系
Keywords:	化學氣相沈積、退火、三維石墨烯、蝕刻
Date:	2019-10-31
Issue Date:	2020-02-12 11:21:56 (UTC+8)
Abstract:	二維石墨烯是碳原子以sp2鍵結成蜂巢晶格結構，為目前最薄且最堅固的奈米材料，高透光率且具有良好的導電性，熱傳導性，可應用於奈米電子元件、透明觸控面板、電容器、鋰電池、複合材料、儲氫材料等。三維石墨烯具立體網狀結構，可以提供較大的比表面積、多孔結構、電子傳輸能力與儲能特性佳。本專題研究計畫探討以發泡狀鎳金屬為基板，以 Ar -H2-CH4 為氣體源，使用熱化學氣相沉積法成長三維石墨烯。以熱退火處理三維石墨烯，去除非晶質碳。藉由改變成長參數增加石墨烯之結晶性。以得最佳之三維石墨烯成長參數，以成長高品質三維石墨烯。並以氯化鐵蝕刻液對發泡狀鎳金屬進行蝕刻，再以濕式轉印法將石墨烯轉印至基板上，製備立體性和高面積比之三維石墨烯材料。研究結果顯示，以低甲烷流量成長之三維石墨烯缺陷少品質最佳，但三維石墨烯無法較完整成長覆蓋整個發泡鎳網狀立體基材在上。發泡鎳蝕刻後三維石墨烯會有不連續表面現象。增加甲烷流量，碳源量太高，堆疊石墨烯層較厚，發泡鎳蝕刻後三維石墨烯因無金屬鎳框架支撐，易造成而三維石墨烯部分塌陷。所以甲烷流量 15 sccm，成長30 分鐘，三維石墨烯轉印後表面品質與結構完整性最佳。增加成長時間，甲烷流量降低亦可得表面品質與結構完整性最佳三維石墨烯。20 sccm 甲烷流量成長石墨烯，表面親水性佳，對於三維石墨烯製備具有低成本之經濟優勢。
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