石墨烯的拉曼光谱

Graphene是一种独特的材料，其含有高结晶石墨的单个分子层。本材料首先于2004年报道，代表碳含有碳纳米管，石墨和富勒烯的碳含有碳的基本结构元素。

石墨烯具有优异的电子传输性能，使其具有未来纳米电子器件的有希望的材料。该材料还具有高热导流和高机械强度，大约比钢大约200倍。它还用于开发在THz区域中操作的超快速纳米级晶体管。由于其尺寸和光学性质，在大多数基材上不可见石墨烯。

图1。石墨烯是碳异滴的基本结构元素，如富勒烯，纳米管或石墨。

拉曼光谱学

然而，为了研究基于石墨烯的装置，重要的是区分石墨烯层的数量并量化病症对其性质的影响。拉曼微光谱提供了一种适当且可靠的技术来确定这些属性。拉曼光谱的高光谱和空间分辨率，与该技术的高结构选择性和非破坏性结合，使其成为石墨烯的快速生长领域的标准表征工具。

这石墨烯拉曼光谱，如图2所示，包括几个峰值，其良好的区别和理解。本文详细描述了每个峰值。

图2。石墨烯拉曼光谱

g和d频段

G频段是石墨烯的主要光谱特征，似乎接近1580cm^-1。它对应变效应非常敏感，并表示石墨烯层的数量。如图3所示，G频带位置移动到较低频率，如图3所示。然而，在光谱形状中没有观察到主要变化。另外，G带对掺杂敏感，并且可以采用该峰的线宽和频率来检查掺杂水平。

图3。G带和2D带常用来确定石墨烯层数

由于晶格运动远离布里渊区的晶格运动及其在1270至1450厘米之间的存在，而且也称为无序带的D频带发生^-1。

2D乐队

还称为G，2D频段是第二阶两个声子过程，并且由于将声子波向量与电子频带结构连接到电子频带结构，具有对激发激光的强频率依赖性。这个峰值发生在约2700cm^-1对于514nm激光激发，如图2所示。然而，与G频带看到的频移相比，其行为更复杂。

石墨烯层的拉曼成像

光学难以定位石墨烯，并且光学显微镜证明无效以确定石墨烯层或缺陷的数量。具有高空间分辨率，拉曼成像提供了一种快速可靠的技术来收集这些信息。

使用Xplora拉曼光谱仪使用532nm激光激发，SiO上的石墨烯样品的拉曼图₂/ Si衬底已经进行。下面描述了两种处理信息的不同方式，例如峰值拟合处理和多变量建模。

多变量建模

使用Labspec 5的建模功能，容易收集多层（以红色）和双层（以绿色为单位）的分布。由于在某些边缘也识别了D频带，因此第三种光谱表示物种的用来适合地图（粉红色）。

图4。光学显微照片（左上角），石墨烯双层（以绿色）的拉曼图像，多层石墨烯（以红色），边缘（粉红色）和Si / Si衬底（蓝色）（右上角）基于模拟算法使用“纯粹“不同地区的光谱（底部）。

也可以构造基于频带拟合参数的地图，例如区域，幅度，峰值位置和/或带宽。在图5中，通过使用光谱中的每条线的组合强度进行图的右侧的图像。该示例显示了拉曼成像用于验证石墨烯层的均匀性的有用性。

图5。拉曼图像（右）基于带拟合参数：每个图像中颜色的强度基于每个点的频谱的集成强度。

石墨烯:一种合适的拉曼衬底

最近的研究表明，石墨烯可以用作用于研究复杂样品的合适拉曼衬底。该材料可以有助于抑制强的内在荧光。此外，当将样品沉积到石墨烯层上时，可以观察到拉曼增强效果。

表面增强喇曼散射

增强技术主要基于增强的谐振表面拉曼散射（SERS）和拉曼散射（RRS）。对生物相容性，化学惰性的基材和能够拉曼增强的要求是主要的技术目标和石墨烯作为合适的材料。

结论

拉曼光谱已经被证明是一种有效的分析纳米材料石墨烯的技术。这项技术也有助于确定石墨烯作为抑制荧光的拉曼衬底的一些独特性质。未来，石墨烯可能在计算机芯片和微电路中部分替代硅。然而，为了更好地了解材料的质量特性，需要快速和可靠的技术来提供正确的性能测量。

这些信息来源于HORIBA Scientific提供的资料。亚博网站下载

有关此来源的更多信息，请访问霍巴巴科学。