[发明专利]基于弱耦合增强的石墨烯结构、石墨烯膜及光电器件

权利要求书

1.基于弱耦合增强的石墨烯结构在增强热电子积累中的应用，所述石墨烯结构由多个石墨烯单元上下堆叠而成；所述石墨烯单元由两层以上的石墨烯片以AB堆叠的方式堆叠而成；上下两个相邻的石墨烯单元之间弱耦合，促进热电子跃迁、增加电子联合态密度，从而增加高能态热电子的数量；其特征在于，所述应用为：通过所述的石墨烯AB堆叠结构增加热电子弛豫时间，弱耦合结构增加热电子跃迁概率，并最终促进高能态区域的热电子的生成和累积。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，单个石墨烯单元的石墨烯层数小于9层。

3.基于弱耦合增强的石墨烯膜在光电转换中的应用，所述弱耦合增强的石墨烯膜，包含石墨烯结构，所述石墨烯结构由多个石墨烯单元上下堆叠而成；所述石墨烯单元由两层以上的石墨烯片以AB堆叠的方式堆叠而成；上下两个相邻的石墨烯单元之间弱耦合；所述石墨烯结构中的石墨烯单元的堆叠方向沿所述石墨烯膜厚度方向；所述石墨烯膜通过所述基于弱耦合增强的石墨烯结构增强高能态区域的热电子积累；其特征在于，所述石墨烯膜通过所述基于弱耦合增强的石墨烯结构促进热电子跃迁，促进高能态区域的热电子的生成和累积。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述石墨烯膜的I_D/I_G在0.05以下。

5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述石墨烯膜的非AB结构含量为5％以上。

6.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，弱耦合增强的石墨烯膜是通过将由溶液组装得到的氧化石墨烯膜，经过热处理修复缺陷后得到的。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述氧化石墨烯膜厚度为20-120nm，通过溶液组装沉积在一孔隙率大于60％的刚性基底上，然后通过以下方法从所述刚性基底剥离：置于一具有HI蒸汽的还原室中进行化学还原至氧化石墨烯从基底自动剥离；还原过程中，至少在HI的浓度在0.3g/L以上，且水蒸气的浓度在0.07g/L以下的环境下还原10min以上。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，该方法还采用一与所述还原室相连通的蒸发室对氢碘酸进行蒸发，以向所述还原室输入HI蒸汽。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述还原室和蒸发室位于同一密闭腔体中，且所述蒸发室位于所述还原室下方，蒸发室位于温度为80-120摄氏度的油浴或水浴中；所述还原室顶部具有冷凝区，冷凝区的温度为0～40℃。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述冷凝区设有吸水材料，以吸收水蒸气和冷凝水，避免冷凝水回落后重新蒸发。

11.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述还原室内设有耐HI载物架，用于装载所述基底。

12.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述还原室和蒸发室分别位于一密闭腔体中；且两个密闭腔体通过一冷凝管连通；冷凝管所处温度为0～40℃；所述冷凝管对所述蒸发室蒸发的水蒸气进行冷凝，回流至所述蒸发室。

13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，所述蒸发室和还原室均位于温度为80-120摄氏度的油浴或水浴中，且所述还原室所处温度低于所述蒸发室。

14.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，基底为阳极氧化铝、四氟乙烯滤膜或玻璃纤维滤膜。

15.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，弱耦合增强的石墨烯膜是通过将由CVD法生长的石墨烯薄膜层层堆叠后，经热处理形成致密结构得到的。