1.4.1　机械剥离法

在石墨晶体中，层与层之间的碳原子依靠范德华力结合起来，相关计算结果表明相邻两层作用能约为2eV/nm2，所以石墨片层之间作用力较弱，很容易在机械力作用下剥离。2004年，英国曼彻斯特大学A.K.Geim等人使用胶带剥离高定向热解石墨（Highly Oriented Pyrolytic Graphite，HOPG）方法得到了层数不等的石墨烯薄片［8，9］。其步骤概括为如下几点:

（1）用氧等离子体在HOPG表面进行刻蚀大约5μm深度，留下微柱，柱宽度从20μm到2mm大小不等；

（2）向这个带结构的HOPG表面涂抹光刻胶，并烘干，这样光刻胶紧密包裹着石墨微柱，去除微柱以外的石墨基底，在光刻胶上留下石墨微柱；

（3）用透明胶带在微柱上每次剥离石墨薄片，这样光刻胶里得到单层或多层石墨烯薄片，一起放入丙酮溶液；

（4）将硅晶圆（SiO2厚度为300nm的n型掺杂硅）浸泡在溶液中一段时间，再取出用蒸馏水和丙醇清洗，最终会剩余一些石墨烯薄片附着在晶圆表面；

（5）用超声波与丙醇清洗去除比较厚的薄片，最终留下厚度小于10nm的薄片，受到范德华力/表面张力的作用，与基底紧密连接。

上述过程简要表示如图1.5所示。

图1.5　英国曼彻斯特大学A.K.Geim等人运用机械剥离法制备石墨烯样品过程示意图

机械剥离法是从天然途径获得石墨烯，使用这种方法制备石墨烯成本很低，并且具有纯度高、缺陷少、载流子迁移率高、光电特性好的优点［158，159］。缺点是尺度很小，只有微米量级，并且形状不规则、层数不容易控制。