石墨烯具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积等特点,在电子、航天工业、新能源、新材 料等领 域有广泛应用。对石墨烯层数测量方法的研究有助于深入理解石墨烯性能与微观结构之间的关系。
通过拉曼光谱、原子力显微镜和透射电镜等测量石墨烯层数的方法,这种测量方法有他的优点也有一些局限性。
使用光学显微镜可以快速简便地表征石墨烯的层数。在有一定厚度氧化硅层的硅衬底上,当氧化层厚度满足一定条件时,由于光路衍射和干涉效应而引起颜色变化,石墨烯会显示出特有的颜色和对比度差异从而分辨出石墨烯的层数。如图 f所示,不同层数的石墨烯在光学显微镜下显示出不同的 颜色和对比度
经过大量的研究,光学显微术已经成为一种相对成熟的测量石墨烯层数的技术手段。然而,这些研究通常是基于含氧化硅层的硅衬底。尽管利用窄带滤光片可以使得石墨烯可以在任意厚度的氧化硅层上被观测到,甚至可以在其他薄膜衬底如氮化硅(Si 3 N 4 )和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜上被观测到。但是,光学显微术仅限于这些与石墨烯对比度差异明显的衬底,无法用于测量与石墨烯对比度不明显的衬底如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜等上的 Gr 层数。