前言

由英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家A.K.Geim和K.S.Novoselov于2004年“重新發(fā)現(xiàn)”并因此于2010年獲得諾貝爾物理學(xué)獎的石墨烯，是指由單層碳原子密堆成蜂窩狀結(jié)構(gòu)的二維晶體，厚度僅為0.34nm。石墨烯因其特別優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)等性能被譽(yù)為“新材料之王”，在微電子、光電子、導(dǎo)熱、新能源、傳感、航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

與其他材料一樣，石墨烯要獲得真正應(yīng)用，必須首先解決其制備問題。最初利用粘膠帶獲得石墨烯的微機(jī)械剝離法，操作簡單，但只適合研究用樣品的獲得，無法進(jìn)行規(guī)模化制備。目前，氧化還原及各種機(jī)械分離方法被廣泛用于石墨烯粉體及漿料的制備，而大面積石墨烯薄膜的制備則主要是基于銅基底的化學(xué)氣相沉積（CVD）法。該方法是本書作者之一李雪松教授于2009年在美國德州大學(xué)奧斯汀分校Ruoff課題組從事研究工作時發(fā)明的。受益于碳在銅中極低的溶解度以及石墨烯薄膜在銅表面的自限制生長機(jī)制，該方法很容易獲得大面積高質(zhì)量的石墨烯薄膜。這不但對石墨烯材料的研究與應(yīng)用起到了很大的促進(jìn)作用，也為石墨烯（薄膜）的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。目前，我國在石墨烯薄膜CVD制備領(lǐng)域，不論是科學(xué)研究還是產(chǎn)業(yè)化方面，均走在國際前列。

在這一背景下，作者結(jié)合自身多年來在石墨烯薄膜制備領(lǐng)域的研究經(jīng)驗，通過對這一領(lǐng)域的重要成果進(jìn)行梳理與總結(jié)，編撰了這本《石墨烯薄膜制備》。本書主要介紹基于CVD法（包括等離子增強(qiáng)CVD法）的石墨烯薄膜制備技術(shù)，全書共分為8章。第1章為對石墨烯的概括性介紹，以方便讀者對石墨烯有一個總體的認(rèn)識。第2章是對CVD技術(shù)，尤其是與石墨烯薄膜制備相關(guān)的通用知識的一個基礎(chǔ)性介紹。第3章至第5章詳細(xì)介紹了基于金屬基底，主要是銅基底的石墨烯CVD制備技術(shù)，其中第3章為石墨烯的成核與生長，偏重于理論研究的介紹，第4章是對如何控制石墨烯的成核進(jìn)而獲得大面積石墨烯單晶的工藝總結(jié)，第5章則對石墨烯的層數(shù)控制從原理上和影響因素上進(jìn)行了分析。第6章是石墨烯轉(zhuǎn)移技術(shù)的總結(jié)。第7章是對石墨烯薄膜工業(yè)化制備的探討與總結(jié)，包括低溫制備技術(shù)、非金屬基底直接生長技術(shù)以及大面積規(guī)模化制備技術(shù)。最后，在第8章對現(xiàn)有技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)做了簡單的總結(jié)并展望了其發(fā)展趨勢和前景。

本書第1、5、8章由李雪松編寫，第2、6章及第7章第2節(jié)由陳遠(yuǎn)富編寫，第3、4章及第7章第1、3節(jié)由青芳竹編寫。侯雨婷、周金浩、牛宇婷、沈長青、詹龍龍、田洪軍、侯寶森、王躍、劉春林、張羽豐、冉揚(yáng)、周恩等參與了本書成稿前的校對工作，在此表示感謝。在本書編寫過程中，我們參閱了大量相關(guān)專著及文獻(xiàn)，所引文獻(xiàn)列于每章之后，在此謹(jǐn)對相關(guān)作者表示感謝。特別感謝審稿人史浩飛對本書提出的中肯意見與建議。

本書力圖通過對石墨烯薄膜制備相關(guān)技術(shù)進(jìn)行全面系統(tǒng)的闡述，既方便初學(xué)者快速地了解這一技術(shù)，又能使科研與技術(shù)人員對這一技術(shù)有更深入的認(rèn)識。期望本書能為石墨烯薄膜制備技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與創(chuàng)新提供啟發(fā)與指導(dǎo)。由于作者水平有限，書中難免有疏漏和不妥之處，懇請讀者與專家批評指正。

編著者

2018年8月

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