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一方面,传统光刻技术当器件小于0.1微米时就会失效;另一方面,微小尺寸的器件本身会受到量子效应与热力学效应的限制从而无法正常工作。正是在这种背景下,纳米电子学得以应运而生。纳米电子学是一种讨论纳米电子元件、集成器件、电路与信息加工的理论和技术的新学科,是未来电子技术与科学研究的重要组成部分。纳米技术制造出来的器件其性能远优于传统器件。首先,纳米器件具有超高工作速度,其速度可达到硅器件的1000倍,使得产品性能得到很大提高;其次,拥有着极低的功耗,其功耗仅为硅器件的1/1000。最后,具有超大的信息存储量,在一张仅5英寸的光盘上,可以存储达到30个北京图书馆的所有藏书。近年来,纳米电子学蓬勃发展,出现了很多新颖的纳米电子器件材料,其中最热门的就是碳基纳米材料。常见的碳基纳米材料有:碳纳米管、富勒稀、石墨稀以及石墨稀纳米带等[2]。但是,近年来最受关注的还是石墨稀及石墨稀纳米带。人们普遍认为石墨烯势必取代硅基材料成为未来制作纳米电子器件的主导材料,它在构建电子器件、自旋器件方面的潜在应用价值,引发了一股前所未有的研究热潮。论文网
1.1石墨烯的发现
在本质上，石墨烯是分离出来的单原子层平面石墨。按照这说法，自从20世纪初，X射线晶体学的创立以来，科学家就已经开始接触到石墨烯了。1918年，V.Kohlschütter和P.Haenni详细地描述了石墨氧化物纸的性质[3]。1948年，G.Ruess和F.Vogt发表了最早用穿透式电子显微镜拍摄的少层石墨烯图像[4]。关于石墨烯的制造与发现，最初，科学家试着使用化学剥离法来制造石墨烯。他们将大原子或大分子嵌入石墨，得到石墨层间化合物。在其三维结构中，每一层石墨可以被视为单层石墨烯。经过化学反应处理，除去嵌入的大原子或大分子后，会得到一堆石墨烯烂泥。由于难以分析与控制这堆烂泥的物理性质，科学家并没有继续这方面研究。还有一些科学家采用化学气相沉积法，将石墨烯薄膜外延生长于各种各样基板，但初期品质并不优良。
于2004年，曼彻斯特大学和俄国切尔诺戈洛夫卡微电子理工学院的两组物理团队共同合作，首先分离出单独石墨烯平面[5]。海姆和团队成员偶然地发现了一种简单易行的制备石墨烯的新方法。他们将石墨片放置在塑料胶带中，折叠胶带粘住石墨薄片的两侧，撕开胶带，薄片也随之一分为二。不断重复这一过程，就可以得到越来越薄的石墨薄片，而其中部分样品仅由一层碳原子构成——他们制得了石墨烯。
1．2石墨烯的制备方法
石墨烯的制备手段通常可以划分为两种类型，化学方法和物理方法。
物理方法的制备上，主要通过一定的手段，从具有高晶格完备性的石墨或者类似的材料来获得的，可以认为是从上而下的方式，也就是说可以产生较大标度的石墨烯，目前报道此类方法产生的石墨烯的尺度基本在80nm以上[6]。
从化学方面入手,通过小分子的合成或者溶液分离来得到所需合成物,我们称其为自下而上的生长方式,这种方法制备的石墨烯尺寸多在lOnm以下。目前,化学制备石墨稀的主要方法有如下几种[2]:
（1）化学气相沉积法
化学气相沉积法(CVD)是一种传统的制作薄膜材料的方法。目前应用非常广泛。其成熟及完善的生产工艺被认为是最有前途地大量制备石墨炼片的方法。其原理是在高温下,利用混合气体与基体表面的相互作用,通过原子、分子间化学反应,使得混合气体中的某些成分分解,而在基体上形成薄膜[2]。同其它方法相比化学沉积法有其优势,如:尺寸较大(可达几个cm2),质量较高。但该方法也存在着许多不足。例如,使用该方法制备的石墨稀与由机械剥离法制备的石墨稀相比,缺乏某些性能(如输运性能,量子霍尔效应等)。同时,该方法在制备过程中受衬底的影响很大等。