光学法测石墨烯层数检测

检测项目

层间耦合效应、电子迁移率各向异性、透光率波长依赖性、反射率角度敏感性、吸收系数厚度相关性、介电函数梯度变化、等离子体共振频率偏移、双折射效应强度、二次谐波产生效率、布里渊区折叠特征、激子结合能变化、热导率面内分量、费米速度各向异性、载流子浓度分布均匀性、缺陷态密度占比、应力诱导能带畸变、层间剪切模量差异、表面功函数梯度变化、量子霍尔效应平台特征、磁阻温度依赖性、塞贝克系数各向异性、非线性光学响应强度、等离激元传播长度衰减率、声子振动模式劈裂度、激子寿命温度依赖性、表面吸附物诱导电荷转移量、边缘态导电特性差异、层间热膨胀系数匹配度、量子电容频率响应特性

检测范围

化学气相沉积单层石墨烯薄膜、机械剥离少层石墨烯薄片、氧化还原法制备多层石墨烯粉末、外延生长单晶石墨烯晶圆、液相剥离石墨烯纳米片分散液、石墨插层化合物剥离样品、碳化硅热分解法制备外延膜、纳米压印图案化石墨烯器件基底材料、等离子体增强沉积复合薄膜材料功能化石墨烯/聚合物复合材料生物传感器用石墨烯电极材料量子点/石墨烯异质结太阳能电池材料柔性透明导电膜用石墨烯/PET复合基底锂离子电池负极用石墨烯/硅复合颗粒超级电容器用三维多孔石墨烯泡沫导热界面材料用石墨烯/陶瓷复合片场效应晶体管沟道用氮掺杂石墨烯纳米带光电探测器用石墨烯/二硫化钼异质结结构催化剂载体用缺陷工程化石墨烯纳米片电磁屏蔽用石墨烯/金属网格复合膜海水淡化用氧化石墨烯过滤膜可穿戴设备用褶皱结构石墨烯纤维储氢材料用硼掺杂石墨烯纳米片量子计算用超洁净悬浮石墨烯微腔太赫兹器件用石墨烯超表面结构

检测方法

1.拉曼光谱分析法：通过532nm激光激发样品，采集1350cm⁻(D峰)、1580cm⁻(G峰)和2700cm⁻(2D峰)特征峰强度比及半高宽变化判定层数，单层样品2D峰呈对称洛伦兹线型2.光学对比度法：在SiO₂/Si基底上采用白光垂直入射（λ=550nm），通过CCD相机捕获样品与基底反射光强差异计算对比度值（C=(I_sub-I_gra)/I_sub），建立对比度-层数标定曲线3.椭圆偏振光谱术：采用可变入射角（45-75）宽谱光源（245-1000nm），拟合Ψ和Δ参数随波长变化曲线反演介电函数张量及厚度参数4.微分反射谱技术：测量样品与参考基底在可见光区（400-800nm）的反射率微分值ΔR/R，利用特征波长处极值点位置偏移判断电子能带结构演变5.二次谐波显微术：采用飞秒激光（800nm,100fs）激发样品，探测405nm处二次谐波信号强度随层数增加的指数衰减特性6.空间分辨光致发光谱：使用共聚焦显微系统（空间分辨率300nm）扫描样品表面，分析激子复合发光峰位移动及半宽展宽效应

检测标准

ISO/TS21356-1:2020纳米技术石墨烯特性第1部分：层数测定光学对比度法ASTME3061-17拉曼光谱法测定石墨烯层数的标准指南GB/T40066-2021氧化石墨烯薄膜层数测定紫外-可见分光光度法IECTS62607-6-5:2020纳米制造关键控制特性第6-5部分：石墨烯层数测量椭圆偏振法JISK3850-3:2022碳纳米材料表征第3部分：少层石墨烯厚度测定微分反射谱法DINSPEC52412:2018纳米碳材料化学气相沉积法制备的石墨烯薄膜层数测定规程BSPDCEN/TS17675:2021先进工程材料拉曼光谱法测定二维材料厚度的实施规范T/CSTM00345-2021化学气相沉积法制备单层石墨烯的检测方法ISO/AWITR23479纳米技术原子力显微镜与光学联用技术测定二维材料厚度EN17623:2023先进工业材料少层石墨烯厚度测量的光学方法验证协议

检测仪器

1.WITecAlpha300R共聚焦拉曼显微镜：配备532/633/785nm多波长激光器及超灵敏EMCCD探测器（量子效率>90%），空间分辨率达300nm2.HoribaLabRAMHREvulution光谱仪：采用1800gr/mm光栅实现0.35cm⁻光谱分辨率，集成自动XYZ样品台完成大面积mapping扫描3.J.A.WoullamM-2000UI椭圆偏振仪：覆盖190-1700nm光谱范围，支持同步多角度（55-75）测量模式及B-sppne拟合算法4.BrukerDimensionIcon原子力显微镜：搭配PeakForceTapping模式实现0.1nm垂直分辨率，集成光学显微镜进行定位测量5.OceanInsightQEPro光纤光谱仪：2048像素背照式CCD探测器（信噪比1000:1），配合积分球附件完成绝对反射率测量6.RenishawinViaReflex显微拉曼系统：配置LeicaDM2700M显微镜及1200l/mm光栅，支持共焦模式下的深度剖面分析

检测优势

1. 确保安全：通过检测可以确保防爆用呆扳手的安全性，防止在使用过程中引发火灾或爆炸。

2. 提高质量：通过检测可以提高防爆用呆扳手的产品质量，增强其市场竞争力。

3. 延长使用寿命：通过检测可以发现呆扳手的潜在问题，及时进行维修和更换，延长其使用寿命。

4. 降低维护成本：通过定期检测可以及时发现呆扳手的问题，避免因故障导致的停机和维修成本。

5. 提高工作效率：通过检测可以确保呆扳手的正常使用，提高工作效率，减少因工具故障导致的生产损失。

　　以上是关于光学法测石墨烯层数检测相关的简单介绍，具体试验/检测周期、方法和步骤以与工程师沟通为准。北检研究院将持续跟进新的技术和标准，工程师会根据不同产品类型的特点，选取相应的检测项目和方法，以最大程度满足客户的需求和市场的要求。