显微拉曼在石墨烯表征中的应用 - 复享光学【让光谱简单】

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▌显微拉曼在石墨烯表征中的应用

一种利用复享光学显微拉曼系统在微米尺度下对石墨烯层数进行鉴别的方法

显微拉曼石墨烯

【概述】石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。就石墨烯材料及其器件的研究而言，鉴别石墨烯层数以及量化其无序性的影响是至关重要的，而显微拉曼光谱，是用于表征上述两种性能的便捷又可行的方法。

图1，石墨烯及碳同素异构体

石墨烯是由高度结晶态石墨单层组成的一种高等新型材料，是构建其他碳同素异构体的基本单元（图1）。2004 年英国曼彻斯特大学的 A.K.Geim 领导的小组首次通过机械剥离的方法成功制备了新型的二维碳材料-石墨烯。石墨烯自发现以来，由于其十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性，在物理学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域都得到了长足的发展。

【样品 & 测试】石墨烯的拉曼光谱中，主要包含 G 峰（1580cmˉ¹ 附近）、G′ 峰（2700cmˉ¹ 附近）以及 D 峰（1350cmˉ¹ 波数附近），其中，G 峰和 G′ 峰可以用于表征石墨烯的层数。

图2，不同层数石墨烯拉曼光谱，G 峰随层数的变化(左)[1]，G′ 峰随层数的变化(右)[2]

G 峰可以有效的反映石墨烯层数，随着层数的增加，G 峰的峰位会向低频移动。完美的单洛伦茨峰型的二阶拉曼峰（G′ 峰）是判定单层石墨烯简单而有效的方法，但当层数大于 1 时，石墨烯层数与 G′ 峰的关系会变得比较复杂。

【总结】拉曼光谱是表征石墨烯层数的一种无损且有效的手段，石墨烯拉曼光谱的峰位、形状以及宽度与其层数相关。由于石墨烯“薄”的特性，常规拉曼光谱仪在检测其拉曼信号时，极易引入基底的影响，从而导致石墨烯本身拉曼信号被湮灭。复享显微拉曼光谱，可以有效的规避基底信号对石墨烯拉曼信号的影响，获取更加干净的石墨烯拉曼光谱，从而对石墨烯层数进行表征。▌

【参考文献】
✽ Hui Wang, et al. "Vibrational properties of graphene and graphene layers." Journal of Raman Spectroscopy 40 (2009). Link
✽ Mildred S. Dresselhaus, et al. "Perspectives on carbon nanotubes and graphene raman spectroscopy." Nano Letter 10.3 (2010). Link