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石墨烯薄膜的制备工艺与光学特性研究

2025-07-24


  石墨烯薄膜的制备方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法(CVD)和氧化还原法等。机械剥离法能获得高质量单层石墨烯,但产量较低。CVD法在铜或镍基底上生长石墨烯薄膜,可实现大面积制备,薄膜均匀性较好。氧化还原法通过石墨氧化和后续还原步骤制备石墨烯薄膜,工艺相对简单,成本较低,但薄膜中存在较多缺陷。

  在光学特性方面,单层石墨烯对可见光的吸收率约为2.3%,这一特性与其独特的能带结构密切相关。通过调控石墨烯薄膜的层数和掺杂浓度,可以改变其光学透过率和导电性。研究发现,石墨烯薄膜在近红外波段展现出特殊的等离子体共振效应,这为其在光电探测器中的应用提供了理论基础。

  制备工艺对石墨烯薄膜的光学性能具有直接影响。CVD法制备的石墨烯薄膜通常具有较高的结晶质量和均匀性,光学透过率可达90%以上。而氧化还原法制备的薄膜由于存在结构缺陷和含氧官能团,光学性能相对较弱。通过后期退火处理或化学修饰,可以改善薄膜的光学特性。

  石墨烯薄膜在柔性显示、透明电极等领域的应用研究正在深入开展。其优异的机械柔韧性和可调的光电性能,使其成为传统氧化铟锡(ITO)材料的潜在替代品。在实际应用中,需要综合考虑制备成本、工艺复杂度和产品性能的平衡。