1.4.1　機械剝離法

在石墨晶體中，層與層之間的碳原子依靠范德華力結合起來，相關計算結果表明相鄰兩層作用能約為2eV/nm2，所以石墨片層之間作用力較弱，很容易在機械力作用下剝離。2004年，英國曼徹斯特大學A.K.Geim等人使用膠帶剝離高定向熱解石墨（Highly Oriented Pyrolytic Graphite，HOPG）方法得到了層數不等的石墨烯薄片［8，9］。其步驟概括為如下幾點:

（1）用氧等離子體在HOPG表面進行刻蝕大約5μm深度，留下微柱，柱寬度從20μm到2mm大小不等；

（2）向這個帶結構的HOPG表面涂抹光刻膠，并烘干，這樣光刻膠緊密包裹著石墨微柱，去除微柱以外的石墨基底，在光刻膠上留下石墨微柱；

（3）用透明膠帶在微柱上每次剝離石墨薄片，這樣光刻膠里得到單層或多層石墨烯薄片，一起放入丙酮溶液；

（4）將硅晶圓（SiO2厚度為300nm的n型摻雜硅）浸泡在溶液中一段時間，再取出用蒸餾水和丙醇清洗，最終會剩余一些石墨烯薄片附著在晶圓表面；

（5）用超聲波與丙醇清洗去除比較厚的薄片，最終留下厚度小于10nm的薄片，受到范德華力/表面張力的作用，與基底緊密連接。

上述過程簡要表示如圖1.5所示。

圖1.5　英國曼徹斯特大學A.K.Geim等人運用機械剝離法制備石墨烯樣品過程示意圖

機械剝離法是從天然途徑獲得石墨烯，使用這種方法制備石墨烯成本很低，并且具有純度高、缺陷少、載流子遷移率高、光電特性好的優點［158，159］。缺點是尺度很小，只有微米量級，并且形狀不規則、層數不容易控制。