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作為近年來科學研究界的“寵兒”，石墨烯擁有獨特的電學性能、力學性能、熱性能、光學性能和高比表面積，應用前景廣闊，由此，運用科學的技術和手段對于石墨烯進行精準檢測分析，凸顯其在基礎研究中的價值并發(fā)揮重要作用。 昨天小編跟讀者朋友們分享了AFM在石墨烯測試表征中的應用，石墨烯測試表征（一）原子力顯微鏡AFM測試在石墨烯中的應用。今天為大家介紹拉曼光譜表征石墨烯可以得到的信息。 ?
Raman光譜表征石墨烯的完美優(yōu)勢
對于石墨烯的研究者來說，確定其層數(shù)以及量化無序性是至關重要的。顯微拉曼光譜恰好就是表征上述兩種性能的標準理想分析工具。石墨烯的典型拉曼光譜圖如圖所示：
石墨烯的拉曼光譜由若干峰組成，主要為G峰，D峰以及G'峰。G峰是石墨烯的主要特征峰，是由sp2碳原子的面內振動引起的，它出現(xiàn)在1580cm-1附近，該峰能有效反映石墨烯的層數(shù)，但極易受應力影響。
G'峰，也被稱為2D峰，是雙聲子共振二階拉曼峰，用于表征石墨烯樣品中碳原子的層間堆垛方式，它的出峰頻率也受激光波長影響。舉例來說，上圖為514.5nm激光激發(fā)下單層石墨烯的典型拉曼光譜圖。其對應的特征峰分別位于1582cm-1附近的G峰和位于2700cm-1左右的G'峰，如果石墨烯的邊緣較多或者含有缺陷，還會出現(xiàn)位于1350cm-1左右的D峰，以及位于1620cm-1附近的D'峰。單層石墨烯的G'峰尖銳而對稱，并具有完美的單洛倫茲峰型。單層石墨烯的G'峰強度大于G峰，且隨著層數(shù)的增加，G'峰的半峰寬逐漸增大且向高波數(shù)位移(藍移)?。 ?
如何判斷石墨烯的質量？
拉曼光譜在表征石墨烯材料的缺陷方面具有獨特的優(yōu)勢，對于含有缺陷的石墨烯樣品或者在石墨烯的邊緣處，還會出現(xiàn)位于1350 cm－1左右的缺陷D峰，以及位于1620 cm－1附近的D'峰。一般用D峰與G峰的強度比(ID/IG)以及G峰的半峰寬來表征石墨烯中的缺陷密度。 ? ?
由于石墨烯的帶隙為零，通過化學修飾在sp2碳上引入sp3碳缺陷是人們打開石墨烯帶隙的重要方法之一，因而D峰也是衡量其化學修飾程度的一個重要的指標。另外，石墨烯的層間堆垛方式、所處的環(huán)境溫度、應力作用以及基底效應也會反映在其拉曼光譜特征峰的變化上。
Raman峰形能反映更多信息
對于sp2碳材料，除了其典型的拉曼D峰、G峰和G'峰，還有一些其他的二階拉曼散射峰。大量的研究表明石墨烯含有一些二階的和頻與倍頻拉曼峰，這些拉曼信號由于其強度較弱而容易被忽略。在1650～2300cm－1頻率范圍內，這些和頻與倍頻拉曼特征峰的峰位、峰型和強度對其層數(shù)和層間堆垛方式均具有很強的依賴性。
? 通過對這些弱信號的拉曼光譜進行分析，可以很好地對石墨烯中的電子-電子、電子-聲子相互作用及其拉曼散射過程進行系統(tǒng)的研究。 ?
材料與器件檢測技術中心拉曼光譜儀
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材料與器件檢測技術中心的原位顯微激光共聚焦拉曼光譜儀，其型號為HORIBA HR800，并配置有四個波長分別為 325、532、633、785nm的激光器，拉曼位移范圍為100-4000cm-1,可以對固體、粉末、液體樣品進行無損化直接測試，并可對樣品點、線、面進行逐點掃描。適用于各種材料、薄膜的結構分析，并進行成分表面分布及其深度分布變化研究，還可以做原位變溫、原位電催化、電池原位測試。
清華SIGS材料與器件檢測技術中心憑借專業(yè)規(guī)范的實驗室管理及標準的實驗技術能力，中心檢測項目已有四百余項獲得中國合格評定國家認可委員會（CNAS）認可。其中，關于石墨烯的檢測能力，獲得CNAS認可項目如下所列，歡迎有需要的客戶朋友聯(lián)系我們送樣測試。
編輯：黃飛
工商網(wǎng)監(jiān)
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