石墨烯透明导电薄膜的研究进展.docx

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石墨烯透明导电薄膜的研究进展

石墨烯透明导电薄膜的研究进展

随着科学技术的不断进步和发展，以石墨烯为基础研究开发的各种二维碳材料在推动人类社会的过程中起着越来越重要的作用，其中石墨烯透明导电薄膜的进展更是日新月异。

本文以石墨烯的发展历程为研究出发点，从力学强度、透光性以及化学稳定性等几个方面讨论以石墨烯为原料制备的透明导电薄膜的优点，然后分别从石墨烯透明导电薄膜的前驱体和制备方法等角度归纳总结了最近几年石墨烯透明导电导电薄膜的研究进展，就目前所面临的问题进行了讨论，并展望了石墨烯透明导电薄膜的应用前景与发展趋势。

关键词：

石墨烯，导电薄膜，前驱体，制备方法，研究进展

一绪论-石墨烯和透明导电薄膜的发展及研究背景

1.1石墨烯的发展历程

碳元素是自然界存在最为广泛的元素之一，因其独特的原子结构而形成了多种同素异形体，有sp3杂化，sp2杂化，sp杂化，sp3/sp2杂化混合等多种形式，石墨烯是sp2杂化的一种[1]，科学研究正是从杂化轨道理论和电子能带结构的探究开启石墨烯时代的到来。

石墨烯的理论研究始于半个多世纪前，当时主要是为碳纳米管和富勒烯等结构构建模型。

根据热力学统计物理的热力学涨落，二维晶体在有限的温度下是无法单独存在的，所以在很长的一段时间内，石墨烯一直被认为是一种假设性结构，无法在现实中单独稳定存在。

直到2004年，英国曼彻斯特大学的两位物理学家安德烈·海姆（AndreGeim，荷兰籍）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（KonstantinNovoselov俄罗斯和英国籍），成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，由此证实并宣告它可以单独存在。

自从第一次成功制备稳定存在的单层石墨烯至今，石墨烯已经成为材料界一颗炙手可热的新星，众多科学家对其各个方面进行研究[2]。

作为一种独特的二维晶体，石墨烯有着非常独特的性能：

超大的比表面积，理论值为2630m2／ｇ；力学性能优异，杨氏模量达1.0TPa[3]；热导率为5300W／（m·K）[4]，是室温下纯金刚石的3倍；几乎完全透明，对光只有2.3％的吸收[5,6]；同时，在电和磁性能方面也具有很多奇特的性质。

石墨烯透明导电薄膜其资源丰富，并且具有良好的化学稳定性和柔韧性。

人们发现，石墨烯具有很高的强度，极好的透光性以及非同寻常的导电性能，它的出现将会在现代电子科技领域引发新一轮革命。

传统的半导体和导体因为电子和原子的碰撞而释放了一些能量，所以一般的电脑芯片以这种方式浪费了很多电能，但在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，因此电子能量不会被损耗，这使它具有了非比寻常的优良特性。

石墨烯的研究发展和所有科学研究一样，都是前途光明，道路曲折。

2010年，安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫共同获得当年诺贝尔物理学奖，这也是对石墨烯这一领域的开创性工作的肯定[7]。

2012年，康斯坦丁·诺沃肖洛夫就在《自然》上发表文章讨论石墨烯的未来，他认为石墨烯作为一种材料，虽然将来它也许能发挥重大作用，但是在克服若干重大困难之前，这一美好场景还不会呈现在人类面前。

紧接着在2013年初，美国加州大学的研究人员就开发出一种以石墨烯为基础的微型超级电容器，该电容器不仅外形小巧，而且充电速度为普通电池的1000倍，可以在数秒内为手机甚至汽车充电，同时可用于制造体积较小的器件，这开创了以石墨烯为基础的超级电容器时代的到来。

几乎在同时，美国俄亥俄州的Nanotek仪器公司利用锂电池在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出一种新的电池。

这种新的电池可把数小时的充电时间压缩至短短不到一分钟，这使得新型能源电池成为石墨烯展现其独特性能的重要领域。

后来，美国麻省理工学院成功研制出表面附有石墨烯纳米图层的柔性光伏电池板，极大降低了制造透明可变形太阳能电池的成本，这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中应用。

接着，石墨烯超级电池的成功研发，彻底解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长等问题，极大推动了新能源电池产业的发展。

这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用奠定了基础。

前不久，美国又开发出应用于航天领域的石墨烯传感器，能很好地对地球高空大气层中的微量元素、航天器的结构性缺陷等进行检测。

而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上也将发挥更重要的作用。

这都凸显出石墨烯在航天军工领域大有应用前途。

由于其众多独有的特性，很多科学家预言石墨烯的研究和发展将彻底改变人类的二十一世纪。

正是看到了石墨烯的应用前景，很多国家陆续建立了石墨烯及相关技术研究和开发中心，以此来推动石墨烯在研究和应用方面的不断发展，欧盟将石墨烯作为“未来新兴旗舰技术项目”，设立专项研发计划，未来10年内拨出十亿欧元经费。

英国政府更是投资建立国家石墨烯研究所（NGI），力图使这种材料在未来几十年里可以从实验室进入生产线和市场。

中国也在这一领域发力，并且在研究和开发的过程中有其独特的优势，相信不久的将来人类将迎来一个崭新的石墨烯时代。

1.2透明导电薄膜的研究和发展历程

透明导电薄膜是一种既能导电又在可见光范围内具有高透明率的一种薄膜，主要有金属膜系、氧化物膜系、其他化合物膜系、高分子膜系、复合膜系等。

金属膜系导电性能好，但是透明率差。

半导体薄膜系列刚好相反，导电性差，透明率高。

当前研究和应用最为广泛的是金属膜系和氧化物膜系。

透明导电薄膜主要用于光电器件（如LED，薄膜太阳能电池等）的窗口材料。

透明导电薄膜的研究要早于石墨烯，最早可追溯到1907年，当时Bakdeker将镉膜进行热氧化首次制备出透明导电氧化镉薄膜。

从此人们就对透明导电薄膜产生了浓厚的兴趣。

1950年前后出现了硬度高，化学性质稳定的SnO2基和综合光电性能优良的In2O3基薄膜，并且在此基础上制备出最早具有应用价值的透明导电薄膜NESA（商品名称）SnO2薄膜。

20世纪80年代后ZnO基透明导电薄膜成为研究的热点。

1985年,Miyata首次用汽相聚合方法合成了导电的PPV-PVA复合膜，开创了导电高分子薄膜的光电研究领域，由此使透明导电薄膜由传统的无机材料向有机材料方面拓展。

进入90年代后，随着光电子产业的迅速发展，对透明导电薄膜的物理化学性质提出新的要求，这导致了多组元TCO材料的应运而生。

2004年，石墨烯首次被发现稳定存在，打开了石墨烯透明导电薄膜这一全新研究领域的大门，使得人们对透明导电薄膜的原理有了更加深入的理解，随着应用范围的不断扩大，透明导电薄膜的专用性将会更加突出，这样在薄膜的研究开发方面可以根据其使用条件和要求有针对性地朝着多元化方向发展。

在不断的实验研究进展中，石墨烯透明导电薄膜的理论研究也日渐成熟，但目前对于透明导电性理论研究还没有形成系统的体系，需要在现有的基础上深入拓展。

从2004年发现石墨烯到现在已有十余年时间，这是一个相对年轻但富有活力的领域，目前，石墨烯透明导电薄膜的研究尚处于初期阶段，但人们已经意识到其在许多方面比起亚导线材料具有更多潜在的优势，例如质量、坚固性、柔韧性、化学稳定性、红外透光性和价格等。

无疑采用石墨烯制备透明导电薄膜是一项很有前景的工作。

因此，从最基本的理论发展出发，人们的研究工作需要不断地改善石墨烯透明导电薄膜的各项性能以适应和满足现代科学技术的发展对透明导电材料的要求，并在此过程中不断地改进和提升薄膜制备技术，这也就是我们需要具体研究和探讨的东西，同时也需要更多的努力和工作。

二石墨烯透明导电薄膜的基本特点及物理性质

2.1透明导电的机理

通常某种材料要在可见光波段透明，其禁带宽度就必须大于3.1eV，这样才能避免价带电子被可见光（1.6eV-3.1eV）光子激发至导带而产生带间吸收（即基本吸收），但这也同时决定了材料是电绝缘体。

因此，光学透明的固体材料一般都是良好的电绝缘体。

如果一种固体材料既要透明又要导电，就需要满足以下条件：

（1）具有相对较大的禁带宽度，即Eg〉3.1eV，这样当材料在可见光照射下价带电子不会跃迁至导带而产生带间吸收；

（2）具有窄能带或者高度分散的导带或价带，使材料避免对可见光的电子带内跃迁吸收；（3）具有靠近价带的空穴能级或靠近导带的电子能级（如图1和图2所示），这样，在热激发或光激发作用下，电子（或空穴）才能被激发到导带（或价带），于是，在电场的作用下，载流子才能运动，传导电流。

此外，载流子的浓度还需达到一定的水平（对此没有严格的标准，通常情况下需要大于1018cm-3）。

一种材料如果满足了上述条件，就可以既透明又导电。

图1　透明导电材料的能带结构特点示意图（左为ｎ型（电子型）；右为ｐ型（空穴型）；ＣＢ为导带，ＶＢ为价带）

Fig.1Thebandstructurediagramoftransparentconductivematerial

图2石墨烯能带结构示意图

Fig.2Schematicdiagramofenergybandstructureofgraphene[8]

2.2透明导电薄膜的基本特点

按照能带理论，费米球及其附近的能级分布非常密集，因此被电子占据的能级和空能级之间不存在能隙。

对于常见导电材料，其费米球的中心偏离动量空间原点，这导致当有入射光进入时很容易产生内光电效应，光强由于激发电子失掉能量而衰减。

所以，从透光性的角度来讲要尽量避免产生内光电效应，这就要求材料的禁带宽度必须大于光子能量。

要保持良好的可见光透光性，薄膜材料的等离子频率就要小于可见光频率，同时，要保持一定的导电性就需要一定的载流子浓度，而等离子频率与载流子浓度成比例。

这似乎是相互矛盾的，但透明导电薄膜的开发就是在各种因素综合考虑的基础上如何使二者更好的有机统一起来。

对于一种材料，如果在可见光范围透明，即表示这种材料没有吸收光子，光子得以顺利通过。

如果表现为不透明，则意味着光子被吸收，价带中的电子因得到光子的能量而跃迁到导带。

因此，我们知道当一种物质的带隙宽度大于3．1eV时，它不吸收可见光的光子，对可见光是透明的。

另一方面，具有良好的导电性的材料如金属的导带部分被电子填充，因此电子能够自由移动而导电。

金属因其价带靠近或与导带重合而具有非常小的带隙宽度，所以是不透明的。

反之，对于绝缘体，导带和价带之间具有很大的带隙宽度，因而透明。

概括起来，透明导电薄膜的基本特点主要包括以下几点：

（1）禁带较宽，一般大于3eV，因此具有紫外截止特性；

（2）可见光区高的透射率，大于85％；

（3）红外区高的反射率，大于80％；

（4）对微波具有强的衰减性；

（5）电阻率低，小于10-3Ω/cm。

2.3石墨烯透明导电薄膜的物理性质

（1）光学性质

我们通常所说的透光性都是针对可见光和近红外波段而言的，透光率主要由下几种因素决定：

（1）反射造成的损耗；

（2）由自由载流子引起的薄膜对光的吸收；（3）由于干涉现象引起的透过率的变化。

透明导电薄膜的光学特性与禁带宽度是密切相关的，薄膜中的原子组成和成键状态决定了禁带宽度，但杂质和缺陷也对其有一定影响，材料中的缺陷和外部的掺杂可显著改变载流子浓度进而影响材料的带隙，这为我们寻找改变载流子浓度的方法提供了理论依据。

现在已经知道通过高温制备、退火处理或者掺杂等工艺可以做到这一点，当材料载流子浓度达到一定水平时，将导致费米能级进入导带。

因此要想把价电子激发为自由载流子，就必须把它们激发到费米能级以上，从而使得禁带宽度加宽，薄膜的吸收边向短波方向移动，这就是著名的Burstein．Moss移动。

所以载流子浓度的增加使得光学带隙显著变宽，因此，薄膜的透光性与导电性存在着本质上的联系。

（2）电学性质

导电性是石墨烯薄膜材料物理特性最重要的体现之一，如果一种材料具有大的禁带宽度，则它在本征情况下具有低的载流子浓度，这种材料就没有良好的导电性。

但由于完整的石墨烯几乎没有带隙，这就极大的限制了它在半导体领域的应用，所以为石墨烯开启一个带隙就成为一个非常重要的课题，也是所有研究工作的基础，从物理原理上来讲，提高载流子浓度和迁移率是改善薄膜的导电性的两种主要方法，但外部形态这一次层面来说，虽然薄膜中的电子迁移率比块状材料小的多，但是其载流子浓度却比块状材料中高很多，因此，薄膜的高电导率主要来源于薄膜内部的高载流子浓度，通过生长、掺杂和退火处理等方法可以提高载流子浓度，其中掺杂是一种提高薄膜导电性的重要传统手段，它的基本要求为：

（1）宿主离子与掺杂离子之间必须存在价态差；

（2）掺杂替代离子的半径不能大于宿主离子半径；（3）掺杂离子不能在宿主内形成新的绝缘化合物。

掺杂这一方式的美中不足就在于它会影响薄膜的透光性，这就有可能限制薄膜的应用领域，因此如果人们须要采用掺杂的方法来提高载流子浓度，就必须去考虑如何在透光性和载流子浓度之间找到一个恰到好处的平衡点。

随着电子科技的发展对透明导电薄膜越来越高的导电性要求，通过提高载流子迁移率的方法来提高电导率的研究课题应运而生，该方法的最大优势在于它不会对透光率产生影响[9,10]，但到目前为止有效提高载流子迁移率仍旧是个难题，必须在理论依据和方法上有所突破，才有可能继续发展。

载流子的散射机制是决定迁移率的大小的主要因素，透明导电薄膜内的散射机制主要有中性杂质散射、电离杂质散射、晶格振动散射和晶界散射这几种。

对散射机制的研究主要集中在温度和晶粒尺寸这些因素上面，同时还要结合对透光性的影响等进行综合考虑。

石墨烯透明导电薄膜的应用主要就集中在它的透光性和导电性这两个方面，前面简单分析了这两个重要性质的基本原理，而探明石墨烯透明导电薄膜结构与性能的关系对其在各个领域的应用至关重要，这也从理论层面为以后的研究发展指明了方向。

（3）其他特性

因为其特殊的原子结构，石墨烯透明导电薄膜还具有很多传统的导电薄膜不具有的性质：

优异的机械柔韧性、化学稳定性、生物相容性以及较高的力学强度。

在已经具有的高透光性和导电性基础上，石墨烯薄膜正是因为这些特性才会在前沿的科研领域大放异彩。

机械柔韧性和力学强度使得石墨烯制备出的导电薄膜在很多力学和外形方面的可塑性和机械适应性更强。

由于碳原子特殊的原子外层电子排布结构，其化学性质相对稳定，因此，石墨烯薄膜在同样的使用条件下将会比传统的氧化物薄膜更加耐用，不会因为外界条件轻易的改变而失去其功效。

我们知道，生物界许多对生命至关重要的蛋白质其基本单元就是膜结构，膜结构是保证生命体正常运转的生理机理的基础，而碳元素几乎是构成生物界最基本的元素，正是由于这一完美的“契合”，石墨烯透明导电薄膜表现出很好的生物相容性，目前它已被用于细胞成像、药物运输、干细胞工程以及肿瘤治疗等众多领域，这无疑为生物电子学的发展提供了新机遇。

三石墨烯透明导电薄膜的前驱体和制备方法

3.1前驱体理论及其研究

石墨烯透明导电薄膜的制备是实现其大规模应用的前提，各种制备方法都是在一定的条件是下将初始原料转化为目标产物，在这一过程中，我们将获得目标产物前的存在形式称为前驱体，又叫目标产物的雏形样品，是经过某些步骤就可以实现目标产物的前级产物。

很明显，这一概念的提出是针对过程而言的，为了更好的得到我们所需要的目标产物，我们需要对前驱体理论加以完善和提高。

前驱体这一概念大多见于共沉积法、溶胶凝胶法等材料制备方法中，其存在形式大多是有机-无机配合物或混合物固体，也有少部分是溶胶形式。

概括来讲，前驱体是用来合成或者制备其他物质的经过特殊处理的配合料。

例如，在溶胶凝胶法中将反应物溶解在水中后，先经过一系列的步骤使其转变成为溶胶，再通过蒸发等物理手段将溶胶转化为凝胶，这里的溶胶就被认为是凝胶这一目标产物的前驱体。

在石墨烯透明导电薄膜的制备中，研究人员就是希望获得分布均匀、组分均匀、表面能比较大、从而活性很高的前驱体。

高性能的前驱体将直接影响到石墨烯薄膜制备方法的选择，制备条件的控制以及所制得的透明导电薄膜的质量。

基于对透明导电薄膜的性能研究，我们知道石墨烯薄膜的制备方法以及薄膜的透光性导电性等都与石墨烯透明导电薄膜的前驱体选择有着必然的联系。

最初，研究人员以SiC为前驱体，通过对其还原使Si和C分离开来，形成单个碳原子层来制备大面积的石墨烯薄膜。

这是石墨烯薄膜制备中前驱体研究的开端，发展到现在，石墨烯透明导电薄膜的前驱体大致可以分为氧化石墨烯、化学还原石墨烯、剥离法石墨烯和石墨烯杂化材料。

3.2制备方法的实验研究及其讨论

石墨烯的制备是实现石墨烯透明导电薄膜研究进展的关键一步，是透明导电薄膜由传统的无机材料向有机材料方面转换的重要渠道，同时，根据社会发展对石墨烯透明导电薄膜提出的要求各异，人们需要不断地改进和完善石墨烯的制备技术，这些都需要在制备方法的实验过程中进行探讨。

首先需要阐述一下石墨烯的结构，石墨烯是至今发现的唯一存在的二维碳原子晶体，石墨烯是由单层六角原胞碳原子通过sp2杂化构成的蜂窝状二维网络结构。

石墨烯是构成其他碳同素异形体的基本单元，它可以折成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管，堆垛成三维的石墨（如图3所示）。

图3石墨烯结构与其他维度碳材料

Fig.3Structureofgrapheneandcarbonmaterialsofotherdimensions

石墨烯的制备主要就是基于以上的石墨烯的微观结构而发展的，其主要动力来源于多方面的需求，其中最引人瞩目的是显示器、太阳能电池、柔性电子器件、便携式电子器件、薄膜晶体管和电致变色视窗等的发展，这就要求人们需要根据需求把具有不同特性的半导体材料、有机小分子或高分子材料、陶瓷、玻璃、金属、塑料等集成到前面所述的器件中，由此实现电子器件的轻便、耐用和多功能化，这就顺其自然地促使作为这些电子器件重要组成部分的透明导电薄膜从新的功能、易加工性甚至新的形貌、大小等方面进行提高和完善，以适应高效能器件的要求。

从发现单独稳定存在的石墨烯到现在十余年的时间里，石墨烯在制备方法这一领域取得了长足的进步，当前的研究热点已经从获得石墨烯向可控地制备石墨烯方向发展，例如根据应用的需要控制石墨烯的尺寸、元素、形状、层数、聚集形态和元素掺杂等。

到目前为止，已经发展出而且成熟应用的制备石墨烯透明导电薄膜的方法很多，主要包括氧化石墨法，剥离石墨法，化学气相沉积法[9,10]和复合材料法，下面逐一介绍这些方法。

（1）氧化石墨法

这是最早制备氧化石墨的方法，早在1859年牛津大学化学家本杰明·C·布罗迪就用氯酸钾和浓硝酸混合溶液处理石墨的方法制得。

其基本过程是将氧化石墨剥离，再完全还原，对石墨烯氧化物的还原方法可以归纳为热还原法、化学还原法和电化学还原法等（如图4所示）。

这是一种潜在的用来制备大面积石墨烯透明导电薄膜的方法。

氧化石墨一把采用改进以后的Hummers氧化法制得。

这一方法允许研究人员通过各种不同的方式在水中获得氧化石墨烯，这一过程相对简单易行，而且产量高，但是其不利之处在于氧化会造成一些不可还原的sp2碳结构被破坏，留下成为电子陷阱的sp3碳结构。

由于这一原因，至今没有研究者完全还原氧化石墨得到石墨烯。

尽管如此，在对导电性要求相对较低的领域，氧化石墨还是有很好的应用前景。

此外，氧化石墨在水中的分散性很好，这一性质使液相制备石墨烯透明导电材料成为更加容易实现的一种选择。

图4氧化还原法制备单层石墨烯示意图

Fig.4Thepreparationofgraphenediagramofoxidation-reductionmethod

目前利用氧化石墨法制备石墨烯透明导电薄膜主要采用以下两种方法:

（1）通过真空过滤法、自组装法、旋转涂覆法、喷涂沉积法等在基底上由氧化石墨烯的前驱体制得氧化石墨烯薄膜，再采用高温石墨化、HI、肼蒸气方法还原氧化石墨烯薄膜即可得到所需的石墨烯透明导电薄膜；

（2）在有分散剂存在的情况下利用化学方法还原氧化石墨烯溶液，再用还原是氧化石墨烯溶液在基底上制得石墨烯膜，随后进行退火等后续处理。

就两种方法比较而言，在第一种方法中，由于石墨烯材料的蒸气渗透性差，因此蒸气还原只能在最外层表面起作用而不能深入到内层，这导致了薄膜电阻随着薄膜厚度的增加达到饱和。

第二种方法中在溶液环境下还原氧化石墨烯则需要更加复杂的方法，主要包括氧化石墨烯片的共价或者非共价的改变，以使得到的还原氧化石墨烯片能够在溶液中分散。

同时，整个体系中溶剂、分散剂以及化学还原剂等都会对石墨烯透明导电薄膜的光电性能产生不可改变的影响。

（2）剥离石墨法

前面介绍的氧化石墨法中由于氧化基团的存在，采用该方法所制得的石墨烯透明导电薄膜并不是理想的电导体[11]。

虽然可以通过还原的方法部分还原SP2结构，但化学还原并不能完全恢复由氧化造成的结构缺陷。

为了解决这一问题，许多研究者采用剥离石墨法制备石墨烯薄膜。

2004年，安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫就是采用这种方法在人类科技史上第一次制得单层石墨烯并由此证实了二维晶体的存在。

他们将机械剥离法得到的含有单层石墨烯的单质硅晶片表面通过电子束刻蚀沉积一层金属网格，然后再把样品浸入到氢氧化四甲基铵溶液中，溶解单质硅并从底部剥离金属网格使石墨烯薄膜悬空在金属架上，接着用氢氟酸溶解SiO2层，这样就成功制得悬空的单层石墨烯。

总的来讲，该方法是通过直接剥离石墨获得石墨烯薄膜，目前常用的剥离方法有化学剥离法（如图5所示）和机械剥离法。

相对而言，通过剥离石墨法获取石墨烯薄膜的优点是操作简单、成本低、条件可实现性强、产物质量高。

图5电化学法剥离石墨的示意图

Fig.5Schematicillustrationforelectrochemicalexfoliationofgraphite

（3）化学气相沉积法

化学气相沉积（CVD）法是目前应用最广泛的一种大规模工业化制备半导体薄膜的沉积技术，它提供了一种可控制备石墨烯透明导电薄膜的有效方法。

该方法是将金属薄膜、金属单晶或多晶置于高温可分解的碳氢化合物气体中，通过高温退火的方式使碳原子在基底表面沉积形成石墨烯膜。

这一过程中选用的金属材料通常是一些过渡金属材料，如Co,Ni,Cu,Ir,Pl,Ru等，其中Cu和Ni使用得最多，因为它们不仅相对价格便宜，而且更容易被氯化铁、硝酸等溶液腐蚀，在Cu和Ni上沉积的石墨烯膜,可以用热压贴合或者聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）[12]转移到不同的基底上，得到大面积性能优良的石墨烯薄膜（如图6和图7所示）。

图6化学气相沉积法制备石墨烯薄膜的装置示意图

Fig.6Schemmaticofchemicalvapordepositionsetupforgrowinggraphenefilms

图7将石墨烯从Cu基底转移到聚对苯二甲酸（PET）基底的工序

Fig.7ProcessflowfortransferinggraphenefromCufoiltoPETsubstrate[13]

在化学气相沉积法中，通过选择基底的类型、生长的温度、前驱体的流量等参数可以调控石墨烯的生长工艺参数，如生长速率、厚度、面积等，这是该方法的一大优点。

而该方法的不利之处在于虽然它可以制备大尺寸的石墨烯薄膜，但不可避免地对基底有严格的要求，即需要基底满足很多物理和化学要求，比如耐高温；同时也需要根据制备条件引入一个极其复杂的腐蚀基底层的过程;最后，还需要将制得的石墨烯薄膜转移到其他基底上。

可见，在实际应用中，化学气相沉积法条件苛刻，操作繁杂，很难实现大规模制备。

（4）复合材料法

复合材料法采用石墨烯杂化材料作为前驱体，这样做的目的是为了获得不同于单独使用石墨烯类材料作为前驱体的效果，为石墨烯透明导电薄膜重要性能的提升和完善提供了更多的可能性。

目前常见的复合材料主要有石墨烯和碳纳米管[14]，氧化石墨烯和碳纳米管，氧化石墨烯官能团化石墨烯、高聚物和硝酸银[15]等。

在众多的实验方法中，Tung等提出了一种制备石墨烯和碳纳米管复合膜（G-CNT）方法，他们首先将