基于非线性光学显微镜的石墨烯研究

发布时间：2024-02-21 03:27

　　石墨烯因其独特结构,具有很多神奇的物理、化学和生物特性。研究表明,石墨烯具有超强的力学性能、良好的电学性能、优异的电学性能及独特的光学性能,是一种具有代表性的二维和三维材料,被广泛地应用在太阳能电池、晶体管等领域,还有望用于基因电子测序和生产超级电脑,所以对石墨烯的表征质量也越来越严格。首先,从非线性光学的概况说起,进而对双光子激发荧光、二次谐波、相干反斯托克斯拉曼散射表征物质质量的原理进行了理论分析。同时,详细研究了石墨烯和泡沫烯的结构特点及其制备方法和转移方法。本文用有五通道的多光子显微镜分别对在抛光铜薄膜上生长的石墨烯和未抛光的铜箔上生长的石墨烯进行了双光子激发荧光(two-photon excitation fluorescence,TPEF)、二次谐波(second harmonic generation,SHG)和相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-Stokes Raman scattering,CARS)成像。从这三种图像中可以分析石墨烯的形貌和成膜质量。CARS因其独特的振动优势,其信噪比及分辨率较TPEF和SHG有着较大的提升。而TPEF反应石墨烯的缺...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
引言
1 非线性光学显微镜的概况
    1.1 非线性光学的发现
    1.2 常见的非线性光学现象
        1.2.1 二次谐波、和频及差频
        1.2.2 受激拉曼散射
        1.2.3 光自制现象-自聚焦、自捕获
        1.2.4 早期其他的非线性光学现象
    1.3 非线性光学显微镜
        1.3.1 非线性光学显微镜的特点
        1.3.2 非线性光学显微镜的特点
2 TPEF、SHG及CARS概述
    2.1 双光子激发荧光(TPEF)
        2.1.1 TPEF的基本原理
        2.1.2 TPEF的特点
    2.2 二次谐波(SHG)
        2.2.1 SHG的基本原理
        2.2.2 SHG的特点
    2.3 相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)
        2.3.1 拉曼光谱的基本原理
        2.3.2 CARS的基本原理
        2.3.3 CARS的特点
3 石墨烯简介
    3.1 石墨烯的结构及其特点
    3.2 石墨烯的应用
        3.2.1 超级计算机
        3.2.2 太阳能电池
        3.2.3 基因电子测序
        3.2.4 纳电子器件
    3.3 石墨烯的制备方法
        3.3.1 化学气相沉积(CVD)
        3.3.2 胶带剥离
        3.3.3 化学剥离
        3.3.4 热分解碳化硅
    3.4 石墨烯的转移方法
        3.4.1 湿法转移
        3.4.2 干法转移
        3.4.3 热剥离胶带转移
4 用TPEF、SHG和CARS显微镜表征石墨烯
    4.1 实验设备
    4.2 实验材料
    4.3 实验过程及结果
        4.3.1 定标
        4.3.2 两种石墨烯的拉曼光谱分析
        4.3.3 多层石墨烯的非线性光学显微镜成像
        4.3.4 单层石墨烯的非线性光学显微镜成像
        4.3.5 三维多孔泡沫石墨烯的CARS图像
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3904969