Only Perception: 測量石墨烯厚度的便利方法

2013-01-29

測量石墨烯厚度的便利方法

Optical microscopes lend a hand to graphene research
http://phys.org/news/2012-11-optical-microscopes-graphene.html

November 15, 2012

(Phys.org) -- 自從石墨烯首度在 2004 年被分離以來，其優異特性與後續應用已被詳盡記載；不過研究者仍在尋找快速、便宜且有效的方法來測量其厚度。

一群來自中國的研究者，看來僅利用標準的光學顯微鏡，設計出一種普適的方法，從而解決了這個問題。

在一篇今日（2012/11/16）發表的研究中（發表在 IOP Publishing 的 Nanotechnology 上），他們證明，藉由測量反射自石墨烯表面光線之紅、綠、藍組成，可測得石墨烯（以及一堆其他二維材料）的厚度。

這項研究證明，放置樣本的基質以及樣本本身之間，紅、綠、藍數值的對比會隨著樣本的厚度增加。

這種方法很快、操作容易且不需要昂貴的設備。

這些研究者（來自哈爾濱工業大學 (威海) 與東南大學）認為，這對於材料，例如石墨烯，的基礎研究與潛在應用是一顯著貢獻，因為它們有許多優異特性有賴於材料本身的厚度。

"在過去，測定二維材料厚度的方法非常昂貴且產出（throughput）緩慢。我們的技術結合一般的顯微鏡與簡單的軟體，使其成為非常迅速、便宜且有效的厚度測量方法，" 研究共同作者 Zhenhua Ni 教授表示。

研究者以機械方式檢查片狀剝落的石墨烯、石墨烯氧化物、摻氮石墨烯以及二硫化鉬，這些全都因其有趣的電、機械、熱與光學特性而受到極大關注，藉此測試他們的方法。

一具標準的光學顯微鏡用來獲得樣本的光學影像，而一套稱為 Matlab 的軟體，則用來讀取光學影像每個像素的紅、綠、藍數值。

Raman 光譜與原子力顯微鏡則用來證實研究者的厚度測量。

※ 相關報導：

＊ Thickness identification of two-dimensional materials by optical imaging
http://iopscience.iop.org/0957-4484/23/49/495713

Ying Ying Wang, Ren Xi Gao, Zhen Hua Ni, Hui He,
Shu Peng Guo, Huan Ping Yang, Chun Xiao Cong and Ting Yu.
Nanotechnology 23 495713 (2012)
doi: 10.1088/0957-4484/23/49/495713

....The contrast value can easily be obtained by reading the red (R), green (G) and blue (B) values at each pixel of the optical images of the sample and substrate, and this value increases linearly with sample thickness, in agreement with our calculation based on the Fresnel equation. This method is fast, easily performed and no expensive equipment is needed, which will be an important factor for large-scale sample production. The identification of the thickness of two-dimensional materials will greatly help in fundamental research and future applications.