發(fā)展一種有效的方法來批量合成石墨烯是極其重要的,可對(duì)其進(jìn)行表征(比如層數(shù))也同樣重要。該研究工作呈現(xiàn)了一種基于拉曼光譜的方法來確定石墨烯層數(shù)的上限,這里采用的是化學(xué)剝離制備的石墨烯。利用可控的氣相鉀嵌入技術(shù)并確定了輕摻雜臺(tái)階,其中未摻雜和摻雜數(shù)層石墨烯薄片的拉曼模式同時(shí)存在。光譜可以明確地從堿金屬摻雜石墨區(qū)分開,并使用層數(shù)上限建模以獲得5層薄片的厚度上限。對(duì)數(shù)層石墨烯薄片進(jìn)行補(bǔ)充統(tǒng)計(jì)AFM測(cè)量,發(fā)現(xiàn)了一致的層數(shù)分布情況。

Figure 1. 對(duì)化學(xué)剝離的數(shù)層石墨烯進(jìn)行的AFM測(cè)量。(a,c),AFM研究呈現(xiàn)了數(shù)層石墨烯片(上限為5層),(b,d)石墨烯薄片的高度分布,沿著左圖標(biāo)記的方向,(e)光學(xué)顯微鏡圖描述了薄片的分布情況,(f)基于AFM統(tǒng)計(jì)分析,薄片分布與層數(shù)的函數(shù)關(guān)系。

Figure 2.原位鉀摻雜FLG的Raman光譜,從未摻雜材料(頂部)到飽和摻雜(底部)。

Figure 3.上圖:?jiǎn)尉珦诫s到臺(tái)階6和FLG摻雜到步驟5的比較,下圖:FLG摻雜到步驟5的Raman光譜的分解圖,此時(shí)是臺(tái)階3 GIC摻雜和未摻雜FLG材料的混合物。

Figure 4. G1和G2 Raman模式的位置與摻雜步驟的函數(shù)關(guān)系,對(duì)于研究的FLG種類激發(fā)波長在514 nm。

Figure 5.堿金屬摻雜FLG樣品的原理示意圖。(a)FLG材料的合成步驟,(b)原位插層過程示意圖。樣品是數(shù)層混合物:中等摻雜影響薄片有更多層(步驟1-7),而更高摻雜程度(步驟8-10)使得所有薄片都摻雜,包括整個(gè)單石墨烯層。
該研究工作由維也納大學(xué)péter Szirmai團(tuán)隊(duì)于2019年發(fā)表在Scientific Reports期刊上。原文:characterizing the maximum number of layers in chemically exfoliated graphene (https://doi.org/10.1038/s41598-019-55784-6)