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[Review] 氧化石墨烯的物理性质和器件应用

已有 1008 次阅读 2020-1-15 18:21 |系统分类:科研笔记

REVIEW ARTICLE 

Xiao-Ming Huang, Li-Zhao Liu, Si Zhou, and Ji-Jun Zhao, Physical properties and device applications of graphene oxide, Front. Phys. 15(3), 33301 (2020), arXiv: 1912.07956  (70 pages)  


氧化石墨烯的物理性质和器件应用

 

氧化石墨烯(GO)是一种含氧基团(主要为环氧基和羟基)功能化的石墨烯,由于其表面积大、物理化学性质优异、易于通过表面官能团与其他材料复合等优点,近十年来引起了人们的广泛关注。通常,氧化石墨烯是通过还原法大量生产石墨烯的重要原料。然而,在不同的条件下,氧化石墨烯中含氧基团的覆盖度、种类和排列方式可以变化,从而产生优异的、可控的物理性质,如可调的电学和力学性能、比石墨烯小的导热系数、优异的光学透明度、荧光特性和非线性光学性能。基于这些优异的性能,许多高性能的电子、光学、光电、热电器件都可以在氧化石墨烯的基础上实现。作者综述了该领域的研究进展,着重于原子结构、基本物理性质及相关器件的应用,包括柔性透明导体、场效应晶体管、电子和光学传感器、荧光猝灭剂、光学限幅器和吸收器、表面增强拉曼散射探测器、太阳能电池、发光二极管、热整流器等等。文章总结了已报道的氧化石墨烯重要物理性质与结构的依赖关系,期待更多通过改变氧化石墨烯结构参数实现特定性能的工作。 




Physical properties and device applications of graphene oxide

Xiao-Ming Huang1, Li-Zhao Liu2,3,†, Si Zhou3,‡, Ji-Jun Zhao3

1School of Ocean Science and Technology, Dalian University of Technology, Panjin 124221, China

2School of Mathematical and Physical Sciences, Dalian University of Technology, Panjin 124221, China

3Key Laboratory of Materials Modification by Laser, Ion and Electron Beams (Dalian University of Technology), Ministry of Education, Dalian 116024, China

Corresponding authors. E-mail: lizhao_liu@dlut.edu.cn, sizhou@dlut.edu.cn

 

 

Contents

1   Introduction

2   Stability and mechanical properties of GO

    2.1   Thermodynamic and kinetic stabilities

    2.2   In-plane mechanics

    2.3   Out-of-plane mechanics

3   Electronic properties of GO and electric devices

    3.1   Electronic band structure

    3.2   Transport property

    3.3   Transparent and flexible electronic devices

           3.3.1  Transparent conductors

           3.3.2  Flexible devices

    3.4   Field-effect transistors (FETs)

4   Thermal properties and thermoelectric devices

    4.1   Thermal property

    4.2   GO-based thermoelectric devices

5   Nonlinear optics

    5.1   Saturable absorbers

         5.1.1   Mode-locking

        5.1.2   Q-switching

    5.2   Reverse saturable absorption

    5.3   Two-photon absorption

    5.4   Optical limiting

6   Summary and outlook 




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