1.7.2　图谱类表征

本节讨论在石墨烯图谱类表征方法中应用最多的方法——拉曼光谱法。拉曼光谱是一种快速、不对样品造成破坏的表征材料晶体结构、电子能带结构、声子能量色散和电子—声子耦合的重要技术手段，广泛应用于表征富勒烯、金刚石、碳纳米管等碳纳米材料结构［217］，其光谱范围在1000～2000cm-1，包括几个非常强的特征峰及其他少数几个调制峰。碳纳米材料拉曼光谱中定义G峰代表sp2碳原子的E2g振动模型，即有序的sp2碳键结构，而D峰表示位于边缘的缺陷及无定形结构。并且通常用D峰和G峰的强度之比（I D/I G）来评价碳纳米材料的石墨化程度［218］。

对于石墨烯而言，G峰出现在1560～1620cm-1范围内，由sp2碳原子面内拉伸振动引起，对应布里渊区中心的E2g振动光学声子的振动；另外，D峰一般出现在1300～1400cm-1范围内，由芳香环sp2碳原子的对称伸缩振动引起，并且必须有缺陷才能激活［219］，可用D峰反映石墨烯表面的无序度；除此之外，D峰的倍频峰，即2D峰出现在2660～2700cm-1范围内，由于信号较弱而很容易被忽略，它是由碳原子中两个具有反向动量声子的双共振跃迁引起的，表征石墨烯层数及层层之间的堆垛方式紧密相关，可以很好地体现石墨烯中电子—电子及电子—声子的相互作用。不同层数的石墨烯对应的拉曼光谱表征曲线如图1.18所示。

图1.18　不同层数的石墨烯（a）对应的拉曼光谱表征曲线（b）［149］