ICS?FORMTEXT03.080.99FORMTEXTA20FORMTEXT?????GDASEXXX－2020FORMTEXT?????石墨烯薄膜層數(shù)的測(cè)定激光顯微共焦拉曼光譜法

Determinationoflayernumbersingraphene—RamanspectroscopyFORMTEXT?????（征求意見稿）FORMTEXT?????2020-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX發(fā)布2020-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX實(shí)施FORMTEXT廣東省特種設(shè)備行業(yè)協(xié)會(huì)???發(fā)布GDASEXXX－20XX石墨烯薄膜層數(shù)的測(cè)定激光顯微共焦拉曼光譜法范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測(cè)定石墨烯薄膜層數(shù)的激光顯微共焦拉曼光譜法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于微機(jī)械剝離法制備的單層石墨烯和AB型堆疊的5層以下的石墨烯薄膜的測(cè)定試驗(yàn)，其他方法制備的高質(zhì)量石墨烯材料的測(cè)定可參照?qǐng)?zhí)行。規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T33525納米技術(shù)激光共聚焦顯微拉曼光譜儀性能測(cè)試GB/T36063納米技術(shù)用于拉曼光譜校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)拉曼頻移曲線JJF1544-2015拉曼光譜儀校準(zhǔn)規(guī)范ISO/TS80004-13-2017納米技術(shù)-術(shù)語(yǔ)詞匯-第13部分：石墨烯和其它二維材料術(shù)語(yǔ)和定義ISO/TS80004-13-2017中的術(shù)語(yǔ)、定義及以下術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。G峰反映石墨烯層內(nèi)最近鄰碳原子間伸縮振動(dòng)的特征峰，受布里淵區(qū)中心點(diǎn)附近的面內(nèi)切向光學(xué)聲子或面內(nèi)縱向光學(xué)聲子與電子間的散射引起。2D峰反映碳原子的層間堆垛方式的特征峰，由光學(xué)聲子發(fā)生兩次谷間非彈性散射產(chǎn)生。原理利用拉曼譜圖中的2D峰（2700cm-1附近）與G峰（1580cm-1附近）的峰強(qiáng)比及2D峰主峰及肩峰的強(qiáng)度特點(diǎn)判定石墨烯薄膜的層數(shù)。試驗(yàn)儀器與設(shè)備激光顯微共焦拉曼光譜儀光譜范圍：至少包括100cm-1～3500cm-1，全光譜范圍內(nèi)可快速連續(xù)掃描，無接譜光譜分辨率：≤1cm-1。光譜重復(fù)性：≤±0.1cm-1。具備激發(fā)波長(zhǎng)為632.8nm的激光器，激光器偏振比不低于100:1，激光的線寬不大于標(biāo)稱分辨率的1/20，功率的波動(dòng)不高于5%。儀器校準(zhǔn)按照J(rèn)JF1544-2015中第7.1條進(jìn)行儀器校準(zhǔn)。按照GB/T33525校準(zhǔn)激光共聚焦顯微拉曼光譜儀的光譜分辨率。按照GB/T36063校準(zhǔn)拉曼頻移。試樣基本要求試樣與試樣臺(tái)之間緊密貼合，保證在測(cè)試過程中不發(fā)生移動(dòng)。制備方法取待測(cè)試樣于潔凈玻璃載波片（或石英片），其表面覆蓋一塊潔凈平整的薄片，以不大于300N的力輕壓使試樣表面平整，壓片時(shí)間不大于20s。注1：?jiǎn)尉г嚇訜o需壓片，直接測(cè)定。注2：為保證測(cè)試的重復(fù)性，測(cè)試前推薦將試樣進(jìn)行均一化或純化處理。樣品處理步驟參見附錄A。試驗(yàn)過程試驗(yàn)環(huán)境試驗(yàn)環(huán)境條件為：溫度16℃~28℃，相對(duì)濕度≤60%。試驗(yàn)步驟試樣固定于顯微鏡試樣臺(tái)上，按儀器操作步驟，調(diào)節(jié)入射到試樣的激光功率密度在1.5mW/μm2以下，拉曼譜圖掃描范圍（100cm-1~3300cm-1）、激光掃描次數(shù)、積分時(shí)間，以632.8nm為激發(fā)波長(zhǎng)，進(jìn)行測(cè)試得拉曼光譜圖，保證譜圖的信噪比大于100:1。使用計(jì)算機(jī)軟件確定基線位置，對(duì)試樣拉曼光譜中的G峰和2D峰進(jìn)行擬合，記錄G峰、2D峰的中心波長(zhǎng)及峰強(qiáng)值。以五點(diǎn)取樣法，試樣點(diǎn)間距不小于10μm，更換五個(gè)不同測(cè)試區(qū)域，重復(fù)7.2.1~7.2.2，記錄其測(cè)定結(jié)果。對(duì)于均勻性差的石墨烯試樣，應(yīng)在五點(diǎn)取樣法的基礎(chǔ)上，以不小于10μm的間距，選擇至少20個(gè)不同的試樣點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，統(tǒng)計(jì)石墨烯試樣的層數(shù)。結(jié)果計(jì)算計(jì)算試樣的2D峰與G峰的強(qiáng)度比值，結(jié)合2D峰主峰及肩峰的特點(diǎn)，判定試樣層數(shù)，結(jié)果取所有試樣區(qū)域?qū)訑?shù)的平均值。表1試樣層數(shù)的判定I2D/IG2D峰的主峰與肩峰的特點(diǎn)層數(shù)≥1無肩峰1≥1在2600cm-1附近出現(xiàn)唯一一個(gè)肩峰2≥1在2600cm-1附近出現(xiàn)兩個(gè)肩峰，肩峰在主峰的右側(cè)，其強(qiáng)度≤主峰強(qiáng)度的75%~85%3≥1在2600cm-1附近出現(xiàn)至少兩個(gè)肩峰，主峰與肩峰的強(qiáng)度的差異≤5%4≥1在2600cm-1附近出現(xiàn)至少兩個(gè)肩峰，肩峰在主峰的左側(cè)，其強(qiáng)度≤主峰強(qiáng)度的85%~95%5＜1不適用于本標(biāo)準(zhǔn)精密度重復(fù)性在相同的試驗(yàn)設(shè)備上對(duì)同一批試樣中隨機(jī)抽取的六個(gè)試樣區(qū)域進(jìn)行試驗(yàn)，在95%的置信度下，試驗(yàn)結(jié)果之間的差異不超過其平均值的15%。再現(xiàn)性在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室或同一實(shí)驗(yàn)室不同實(shí)驗(yàn)人員對(duì)從同一個(gè)試樣進(jìn)行試驗(yàn)，在95%的置信度下，試驗(yàn)結(jié)果之間的差異不超過其平均值的15%。試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)j結(jié)果應(yīng)包括以下內(nèi)容：試驗(yàn)樣本的詳細(xì)描述，包括試樣編號(hào)、外觀；試驗(yàn)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)；儀器型號(hào)、所用激光類型及測(cè)試的參數(shù)；白光圖及拉曼光譜圖；層數(shù)的測(cè)定結(jié)果；試驗(yàn)人員及日期；精密度。附錄A（資料性附錄）石墨烯薄膜的激光顯微共焦拉曼光譜法表征實(shí)例A.1測(cè)試試樣 未經(jīng)表面處理的石墨烯薄膜。A.2測(cè)試內(nèi)容 石墨烯的激光顯微共焦拉曼光譜表征。A.3測(cè)試分析方法 激光顯微共焦拉曼光譜法。A.4試樣前處理及測(cè)試A.4.1試樣前處理步驟如下：a)將約1mg的試樣放于5mL玻璃瓶中，加入2mL的無水乙醇(純度99.5%)。b)在水浴中超聲約5min至試樣均一懸浮。盡量避免使用高功率超聲探頭以免損壞石墨烯的層數(shù)和剝離石墨烯。c)將試樣溶液滴加在基底上，使用玻璃基底、Si02/Si基底、硅基底均可，需做空白基底的拉曼測(cè)試，明確基底的拉曼散射峰。d)將試樣在空氣中自然干燥，或放在潔凈的真空干燥箱(30℃)中，15min以去除殘余的溶劑。A.4.2測(cè)試條件溫度：23℃；相對(duì)濕度：50%；儀器：激光顯微共焦拉曼光譜儀；檢測(cè)范圍：100cm-1~3300cm-1；激發(fā)波長(zhǎng)：632.8nm；調(diào)節(jié)激光功率密度為0.14mW/μm2；積分時(shí)間分別為10s；物鏡倍數(shù)均為50倍；光柵為1800刻線/mm（對(duì)應(yīng)光譜分辨率優(yōu)于1cm-1)。A.4.3測(cè)試結(jié)果測(cè)試結(jié)果中試樣的拉曼光譜及G峰、2D峰的拉曼頻移見圖A.1，圖中所示1LG為單層，2LG為雙層，3LG為三層，4LG為四層，5LG為五層。圖A.1石墨烯的拉曼譜圖參考文獻(xiàn)[1]GB/T32871-2016單壁碳納米管表征拉曼光譜法.[2]W.J.Zhao,P.H.Tan,J.Zhang,andJ.Liu.Phys.Rev.B,82(24):245423,20