GB_T30544.13-2018納米科技術(shù)語(yǔ)第13部分：石墨烯及相關(guān)二維材料

GB_T30544.13-2018納米科技術(shù)語(yǔ)第13部分：石墨烯及相關(guān)二維材料

范圍

GB/T30544的本部分界定了石墨烯及相關(guān)二維材料的術(shù)語(yǔ)和定義,包括制備方法、特性及其表征。

本部分旨在促進(jìn)與石墨烯及相關(guān)二維材料相關(guān)的產(chǎn)業(yè)界、政府組織、社會(huì)人士及相關(guān)各方在研究、產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的相互交流。

二維材料表征方法相關(guān)術(shù)語(yǔ)

1結(jié)構(gòu)表征方法

1.1掃描探針顯微術(shù)scanning-probemicroscopy;SPM利用探針掃描被測(cè)表面,測(cè)量檢測(cè)器件伴隨響應(yīng)的表面成像法。

注1:本通用術(shù)語(yǔ)包含許多方法,包括原子力顯微術(shù)AFM(3.3.1.2),掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微術(shù)SNOM,掃描離子電導(dǎo)顯微術(shù)SICM,掃描隧道顯微術(shù)STM(3.3.1.3)。

注2:分辨率可從STM的單分辨到掃描熱顯微術(shù)scanningthermalmicroscopy(SThM)約1μm的分辨能力。

1.2

原子力顯微術(shù)atomicforcemicroscopy;AFM

利用探針機(jī)械掃描待測(cè)表面輪廓,安裝在懸臂上的尖銳針尖受表面力影響會(huì)引起(懸臂)偏轉(zhuǎn),通過(guò)測(cè)量該偏轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)表面成像的方法。

注1:AFM對(duì)絕緣和導(dǎo)電表面均能提供定量化的高度像。

注2:一些AFM儀器在保持針尖位置固定的同時(shí)在x、y和z方向上移動(dòng)樣品,而另一些儀器則保持樣品位置固定而通過(guò)移動(dòng)針尖成像。

注3:AFM能夠在真空、液體、可控氣氛或空氣中進(jìn)行檢測(cè)。且如果樣品適宜、成像模式適當(dāng),可達(dá)到原子級(jí)分辨率。

注4:AFM能夠測(cè)量多種類(lèi)型的力,如法向力或橫向力、摩擦力或剪切力。當(dāng)測(cè)量后者時(shí),本方法被稱(chēng)為橫向力、摩擦力或剪切力顯微術(shù)。本通用術(shù)語(yǔ)涵蓋了所有這些類(lèi)型的力學(xué)顯微術(shù)。

注5:AFM可用來(lái)測(cè)量用于成像的像素陣列中單點(diǎn)的表面法向力。

注6:對(duì)于半徑小于100nm的典型AFM探針,根據(jù)樣品材料的不同,法向力應(yīng)小于約0.1μN(yùn),否則將發(fā)生不可逆的材料表面形變和探針的過(guò)度磨損。

1.3

掃描隧道顯微術(shù)scanningtunnellingmicroscopy;STM用隧穿電流成像的SPM(3.3.1.1),即用一個(gè)尖銳的、施加了偏壓的導(dǎo)電探針掃描導(dǎo)電表面,用隧道電流和探針-表面距離的數(shù)據(jù)生成圖像。

注1:STM能夠在真空、液體或空氣中操作。若樣品適宜、探針尖銳可以實(shí)現(xiàn)原子級(jí)別分辨率,對(duì)于理想的樣品還可以提供表面原子周?chē)木钟虺涉I信息。

注2:圖像可以在恒隧道電流模式時(shí)由高度數(shù)據(jù)生成,或者在恒高模式時(shí)由隧道電流數(shù)據(jù)生成,或者在限定了針尖

和樣品之間相對(duì)電壓時(shí)的其他模式中生成。

注3:STM能夠用來(lái)繪制表面(或者在理想情況下單個(gè)原子周?chē)?的態(tài)密度。根據(jù)針尖偏壓的不同,即使對(duì)于相同

的表面形貌,樣品的表面圖像也會(huì)明顯不同。

1.4掃描電子顯微術(shù)scanningelectronmicroscopy;SEM電子束掃描樣品表面,通過(guò)檢測(cè)和分析所獲得的物理信息(例如二次電子、背散射電子、吸收電子和X射線(xiàn)輻射)來(lái)確定樣品的結(jié)構(gòu)、組成和形貌的方法。

1.5透射電子顯微術(shù)transmissionelectronmicroscopy;TEM

利用穿過(guò)樣品并與其相互作用的電子束生成樣品的放大圖像或衍射花樣的方法。

1.6拉曼光譜法Ramanspectroscopy研究樣品受單色輻射照射后所發(fā)出輻射的光譜方法,其中樣品輻射由旋轉(zhuǎn)激發(fā)、振動(dòng)激發(fā)或聲子激發(fā)所導(dǎo)致的輻射能量損失或增益來(lái)表征。

1.7光致發(fā)光光譜法photoluminescencespectroscopy;PLspectroscopy

研究吸收光子和二次輻射光子的光譜方法。

1.8X射線(xiàn)衍射法X-raydiffraction;XRD

通過(guò)分析X射線(xiàn)束轟擊樣品產(chǎn)生的衍射花樣獲得樣品晶體結(jié)構(gòu)信息的方法。

注:該方法可用來(lái)評(píng)估相干散射區(qū)的尺寸。

1.9低能電子顯微術(shù)lowenergyelectronmicroscopy;LEEM

由非掃描電子束產(chǎn)生的低能彈性背散射電子對(duì)表面成像和/或產(chǎn)生衍射花樣的表面測(cè)試方法。

注1:這種方法通常用于清潔光滑表面的成像和分析。

注2:低能電子的能量范圍通常是1eV~100eV。

1.10低能電子衍射法lowenergyelectrondiffraction;LEED

利用低能電子準(zhǔn)直光束轟擊,觀(guān)測(cè)衍射電子以確定單晶材料表面結(jié)構(gòu)的方法。

注1:可通過(guò)測(cè)量電子衍射圖案斑點(diǎn)間距以確定原子間距。

2化學(xué)表征方法

2.1俄歇電子能譜法

Augerelectronspectroscopy;AES

用電子能譜儀測(cè)量自表面發(fā)射的俄歇電子能量分布的方法。

注1:常使用能量范圍為2keV~30keV的電子束激發(fā)俄歇電子。俄歇電子也可用X射線(xiàn)、離子和其他束源激發(fā),

但無(wú)附加說(shuō)明時(shí),詞語(yǔ)俄歇電子能譜通常指電子束激發(fā)。用X射線(xiàn)源時(shí),俄歇電子能量是以費(fèi)米能級(jí)為參

考;但當(dāng)用電子束時(shí),其能量參考既可是費(fèi)米能級(jí),也可以是真空能級(jí)。譜圖常以直接或微分形式表示。

2.2X射線(xiàn)光電子能譜法X-rayphotoelectronspectroscopy;XPS用電子能譜儀測(cè)量X射線(xiàn)光子輻照樣品表面所激發(fā)的光電子和俄歇電子能量分布的方法。

注:通常用的X射線(xiàn)源是非單色化的AlKαX射線(xiàn)和MgKα射線(xiàn),其能量分別為1486.6eV和1253.6eV?，F(xiàn)代儀器也使用單色化的AlKαX射線(xiàn)。有些儀器使用其他陽(yáng)極X射線(xiàn)源或者同步輻射。

2.3電子能量損失能譜法electronenergylossspectroscopy;EELS用電子能譜儀測(cè)量從單能激發(fā)源與樣品進(jìn)行非彈性相互作用后所發(fā)射的電子能譜,常出現(xiàn)源于特定非彈性損失過(guò)程的譜峰。

注1:用大約和AES(3.3.2.1)或XPS(3.3.2.2)峰相同能量的入射電子束所得到的譜,在靠近入射能量附近出現(xiàn)與其有關(guān)的能量損失譜。

注2:用入射電子束測(cè)得的電子能量損失譜是束能、束入射角、發(fā)射角和樣品電子性質(zhì)的函數(shù)。

2.4能量色散X射線(xiàn)光譜法energy-dispersiveX-rayspectroscopy;EDS;EDX

利用并行探測(cè)器測(cè)量單個(gè)光子能量并用于建立X射線(xiàn)能量分布直方圖的X射線(xiàn)光譜法。

2.5熱重法thermalgravimetry;TG

當(dāng)樣品處于可控溫度過(guò)程中時(shí),測(cè)量樣品質(zhì)量隨溫度改變的函數(shù)的方法。

2.6電感耦合等離子體質(zhì)譜法inductivelycoupledplasmamassspectrometry;ICP-MS利用環(huán)繞在氬氣輸運(yùn)管道上的射頻負(fù)載線(xiàn)圈所誘導(dǎo)的交變磁場(chǎng)在流動(dòng)氬氣中產(chǎn)生高溫放電,利用

質(zhì)譜儀分析此放電過(guò)程的方法。

3電學(xué)表征方法

3.1四探針?lè)╢our-terminalsensing;fourpointprobemethod

使用分離的載流和電壓傳感電極對(duì)測(cè)量薄膜方塊電阻、阻抗或?qū)щ娦缘姆椒ā?/span>

注1:此法快速、可復(fù)位并有局域性。

3.2石墨烯霍爾欄裝置grapheneHallbarsetup

<石墨烯>布置合適的觸點(diǎn)用于霍爾效應(yīng)測(cè)量的石墨烯層(3.1.2.1)。

3.3開(kāi)爾文探針力顯微術(shù)Kelvin-probeforcemicroscopy;KPFM

利用導(dǎo)電探針測(cè)量探針與表面相對(duì)電勢(shì)隨空間及時(shí)間改變的動(dòng)態(tài)模式AFM的方法。注1:相對(duì)電勢(shì)的改變反映表面功函數(shù)的改變。

3.4紫外光電子光譜法ultravioletphotoelectronspectroscopy;UPS

利用電子能譜儀測(cè)量由紫外光子激發(fā)表面所發(fā)射出的光電子能量分布的方法。

注1:通常地,紫外線(xiàn)光源包括各種不同放電類(lèi)型,可產(chǎn)生不同氣體的共振線(xiàn)(例如,HeI和HeII發(fā)射譜線(xiàn)分別在21.2eV和40.8eV)。如需不同能量,則使用同步輻射光源。[ISO18115-1:2013,定義4.22]

3.5角分辨光電子能譜法

angleresolvedphotoemissionspectroscopy;ARPES

利用表面光電子的角度分布研究表面的電子特性的UPS(3.3.3.4)方法。

3.6光電子發(fā)射光譜法photoelectronemissionmicroscopy;PEEM以高空間分辨率(50nm)和能譜分辨率(100meV)對(duì)光電效應(yīng)信號(hào)的能量空間分布進(jìn)行成像的方法。

注1:與ARPES相似,但是此法空間分辨率高(約50nm),能譜分辨約為100meV。

注2:此法可能使用實(shí)驗(yàn)室紫外光源和X射線(xiàn)源。如需不同能量,則使用同步輻射光源。

3.7非接觸微波法non-contactmicrowavemethod利用諧振腔測(cè)量表面電導(dǎo)或等效薄膜電阻(包括檢測(cè)在諧振腔中插入樣品之前和之后諧振頻率漂移以及品質(zhì)因子變化),以及它們與樣品表面積的數(shù)量相關(guān)性的方法。注1:此法快速且非接觸。

發(fā)布時(shí)間：2018-12-28　　　　實(shí)施時(shí)間：2018-12-28

頒發(fā)部門(mén)：國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局

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