Многослойный графен

Рамановское изображение более 60000 спектров можно получить всего за 5 минут

На изображении ниже показана рамановское изображений графена осажденного на подложку термически окисленного кремния. Требуется всего 5 минут, чтобы идентифицировать и визуализировать распределение однослойного графена, который представляет собой один лист атома углерода, а также двухслойный, трехслойный и четырехслойный графен соответственно.

Рамановское изображение однослойного и многослойного графена:
■ : однослойный графен
■ : двухслойный графен
■ : трехслойный графен
■ : четырехслойный графен

Длина волны лазера	532 нм
Объектив	100x N.А. = 0,9
Количество спектров	676000 (400×169)
Время измерения	5 мин 30 сек

Информация о образце.
Образец готовят путем расщепления графита с помощью клейкой ленты, а затем транскрибируют его в кремниевую подложку. Таким образом, весь графен образуется на кремниевой подложке случайным образом и если на подложке имеется определенное количество пленки SiO2, их можно обнаружить с помощью оптической микроскопии. Однако трудно точно определить из скольких слоев состоит каждый графен).
*Образец предоставлен доктором Daiju Tsuya из Национального института материаловедения.

Оптическое микроскопическое изображение графена.

Литература:
K.S. Novoselov et al., Science 306, 666 (2004).
K.S. Novoselov et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.102, 10451 (2005).

Идентификация количества графенового слоя по соотношению G/2D

Количество графеновых слоев можно определить, изучив соотношение интенсивностей G-полосы и 2D-полосы в спектре комбинационного рассеяния графена. В однослойном графене в 2D-полосе виден очень резкий сильный пик. Кроме того, интенсивность пика в G-полосе становится выше с увеличением количества слоев.

Типичный рамановский спектр графена.

Отношение G/2D составляет около 0,3 в однослойном гафене и увеличивается линейно до пятикратного слоя и насыщается более чем в два слоя. В однослойном графене положение пика 2D-полосы составляет около 2678,8 ± 1,0 см^-1, а когда слоев становится больше двух слоёв, положение пика 2D-полосы сдвигается в сторону более высокого волнового числа, и FWHM становится широким. Более того, когда графен имеет более чем два слоея, 2D-полоса состоит из двух или более подпиков, в то время как 2D-полоса однослойного графена может иметь один лоренцевый пик. Вот почему форма пика в области с низким волновым числом 2D-полосы в двухслойном графене имеют небольшое искажение.

Литература:
D. Graf et al., Nano Letters. 7, 238 (2007).