2021 纳米技术 石墨烯相关二维材料的层数测量 拉曼光谱法

犌犅／犜４００６９—２０２１

目次

前言…………………………Ⅲ

引言…………………………Ⅳ

１范围………………………１

２规范性引用文件…………………………１

３术语和定义………………１

４样品准备…………………３

５基于２Ｄ模的线型测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（Ａ法）………３

６基于ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底的硅拉曼模峰高测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（Ｂ法）……５

７测试报告…………………７

附录Ａ（资料性）拉曼光谱法测量石墨烯薄片层数的各种方法概要一览表…………８

附录Ｂ（资料性）基于Ｇ模的峰高测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（Ｃ法）………９

附录Ｃ（资料性）典型拉曼峰的光谱参数示意图………１２

附录Ｄ（资料性）石墨烯相关二维材料的转移操作步骤………………１３

附录Ｅ（资料性）基于２Ｄ模的线型测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（Ａ法）的表征实例………１５

附录Ｆ（资料性）基于ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底的硅拉曼模峰高测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（Ｂ法）

的表征实例……………１７

附录Ｇ（资料性）基于ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底的硅拉曼模峰高测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（Ｂ法）

的犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）理论计算结果（５３２ｎｍ激光）……１９

附录Ｈ（资料性）基于ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底的硅拉曼模峰高测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（Ｂ法）

（６３３ｎｍ激光）………………………２０

附录Ｉ（资料性）测试报告范例…………２２

附录Ｊ（资料性）基于Ｇ模的峰高测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（Ｃ法）的表征实例…………２３

参考文献……………………２５

Ⅰ

书

犌犅／犜４００６９—２０２１

前言

本文件按照ＧＢ／Ｔ１．１—２０２０《标准化工作导则第１部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

本文件由中国科学院提出。

本文件由全国纳米技术标准化技术委员会纳米材料分技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ２７９／ＳＣ１）归口。

本文件起草单位：中国科学院半导体研究所、贝特瑞新材料集团股份有限公司、河北大学、东南大

学、冶金工业信息标准研究院。

本文件主要起草人：谭平恒、梁奇、李晓莉、刘雪璐、倪振华、贺雪琴、李倩。

Ⅲ

犌犅／犜４００６９—２０２１

引言

石墨烯相关二维材料（层数不多于１０的碳基二维材料，包括石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯、氧化

石墨烯等）具有优异的电学、光学、力学、热学等性能，在学术及工业界都引起了人们广泛的兴趣。石墨

烯相关二维材料的层数是影响其性能的关键参数。层数的准确测量是研究、开发和应用石墨烯相关二

维材料的核心问题之一。拉曼光谱作为一种快速、无损和高灵敏度的光谱表征方法，在石墨烯相关二维

材料，例如层数小于或等于１０的石墨烯薄片的层数测量中已被广泛应用。机械剥离方法制备的石墨烯

薄片具有明确的堆垛方式和较大的样品尺寸，其拉曼特征模式的光谱参数如Ｇ模的峰高和２Ｄ模的线

型随层数变化且呈现一定的规律性。同时，石墨烯薄片下硅衬底的拉曼峰高也与石墨烯薄片的层数相

关。利用上述光谱参数随层数的变化关系可以准确测量石墨烯薄片的层数。

由于不同方法制备的石墨烯薄片在结晶性和微观结构上存在很大差异，因此现有的任何一种表征

方法均不是具有确定意义的通用手段。在实际应用中需根据样品结晶性和微观结构特点选择合适的表

征方法（或多种表征方法）综合使用与分析。

本文件的制定，将为利用拉曼光谱法进行机械剥离方法制备的石墨烯薄片的层数测量提供科学可

靠的依据以及标准的实验方法，促进拉曼光谱在纳米技术领域及石墨烯相关二维材料产业中的推广应

用，并为石墨烯相关二维材料的生产和研究提供技术指导。

本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，本文件第６章的相关内容涉及专利。

本文件的发布机构对于专利的真实性、有效性和范围无任何立场。

该专利持有人已向本文件的发布机构保证，他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下，

免费许可任何组织或者个人在实施该国家标准时实施专利。该专利持有人的声明已在本文件的发布机

构备案。相关信息可通过以下方式获得：

专利持有人：中国科学院半导体研究所

地址：北京市海淀区清华东路甲３５号

邮编：１０００８３

请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不应承担识别这些

专利的责任。

Ⅳ

犌犅／犜４００６９—２０２１

纳米技术石墨烯相关二维材料的

层数测量拉曼光谱法

警示：本文件涉及使用激光器，其产生的激光对眼睛可能产生不可逆的损伤。使用激光器时应佩戴

对应的激光防护眼镜，严禁用眼睛直视激光，避免激光经光学元件反射进入人眼。操作人员应接受过相

关安全培训。

１范围

本文件规定了使用拉曼光谱测量石墨烯相关二维材料的层数的方法。

本文件适用于利用机械剥离法制备的、横向尺寸不小于２μｍ的石墨烯薄片的层数测量。化学气

相沉积（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法制备的以ＡＢ堆垛或ＡＢＣ堆垛的石墨烯薄片可参照本方

法执行。

注１：测量石墨烯薄片的层数时，可单独或者综合几种方法联合测量并相互验证。

注２：第５章给出了基于２Ｄ模的线型（Ａ法）。第６章给出了基于ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底的硅拉曼模峰高（Ｂ法）进行石墨烯

薄片层数测量的拉曼光谱法。附录Ａ给出了拉曼光谱法测量石墨烯薄片层数的各种方法概要一览表。附录Ｂ

给出了基于石墨烯薄片Ｇ模的峰高（Ｃ法）进行石墨烯薄片层数测量的拉曼光谱法。

２规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文

件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于

本文件。

ＧＢ／Ｔ３０５４４．１３纳米科技术语第１３部分：石墨烯及相关二维材料

ＧＢ／Ｔ３３２５２纳米技术激光共聚焦显微拉曼光谱仪性能测试

ＪＪＦ１５４４拉曼光谱仪校准规范

３术语和定义

ＧＢ／Ｔ３０５４４．１３、ＧＢ／Ｔ３３２５２界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

３．１石墨烯相关二维材料相关术语

３．１．１

石墨烯相关二维材料犵狉犪狆犺犲狀犲狉犲犾犪狋犲犱２犇犿犪狋犲狉犻犪犾；犌犚２犕

层数不多于１０的碳基二维材料。

注：包括石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯、氧化石墨烯等。

１

犌犅／犜４００６９—２０２１

３．１．２

石墨烯薄片犵狉犪狆犺犲狀犲犳犾犪犽犲

石墨烯纳米片犵狉犪狆犺犲狀犲狀犪狀狅狆犾犪狋犲；犵狉犪狆犺犲狀犲狀犪狀狅狆犾犪狋犲犾犲狋；犌犖犘

由石墨烯层构成的纳米片。

注：常见厚度小于３ｎｍ，横向尺寸范围约为１００ｎｍ～１００μｍ。

［来源：ＧＢ／Ｔ３０５４４．１３—２０１８，３．１．２．１１，有修改］

３．１．３

层数狀狌犿犫犲狉狅犳犾犪狔犲狉狊

〈二维材料〉构成二维材料的层的数目。

３．２拉曼光谱相关术语

３．２．１

拉曼光谱犚犪犿犪狀狊狆犲犮狋狉狌犿

当物质受到单色辐射能照射时，由于非弹性散射产生的已调制频移的光谱。

注１：非弹性散射指受到介质的旋转激发、振动激发或声子激发。

注２：调制频移指单色辐射光子的能量损失或者增益。

［来源：ＧＢ／Ｔ３３２５２—２０１６，２．１］

３．２．２

拉曼峰犚犪犿犪狀狆犲犪犽；犚犪犿犪狀犿狅犱犲；犚犪犿犪狀犫犪狀犱

拉曼光谱中具有一定形状的谱峰。

注１：每种散射介质都有其特定的拉曼峰。

注２：包括峰位、峰高、峰面积、峰宽和线型等光谱特征，参见附录Ｃ的图Ｃ．１。

３．２．３

峰高狆犲犪犽犺犲犻犵犺狋；狆犲犪犽犿犪狓犻犿狌犿

拉曼峰的最高点与基线之间的垂直距离。

３．２．４

峰面积狆犲犪犽犪狉犲犪

峰强狆犲犪犽犻狀狋犲狀狊犻狋狔

拉曼峰与基线包围的面积。

３．２．５

峰位狆犲犪犽狆狅狊犻狋犻狅狀

入射单色光与拉曼峰最高点位置之间的波数差值。

注：也称为拉曼频移，单位为波数（ｃｍ－１）。

３．２．６

峰宽狆犲犪犽狑犻犱狋犺

拉曼峰两侧位于１／２峰高处之间的频移差。

注：又称为半高全宽（ＦｕｌｌＷｉｄｔｈａｔＨａｌｆＭａｘｉｍｕｍ，ＦＷＨＭ）。

３．２．７

犌模犌犿狅犱犲

犌峰

与石墨烯层内最近邻碳原子间伸缩振动相关的特征峰。

注１：一般位于１５８２ｃｍ－１附近，与石墨烯层数无关。

注２：Ｇ峰频移会受到应力和载流子浓度等因素影响。

２

犌犅／犜４００６９—２０２１

３．２．８

犇模犇犿狅犱犲

犇峰

与石墨烯薄片边缘和层内结构缺陷相关的位于１３００ｃｍ－１～１４００ｃｍ－１的特征峰。

注１：Ｄ模是由无序激活的石墨烯相关二维材料靠近布里渊区边界Ｋ点的ＴＯ声子模。Ｄ模与Ｇ模的峰高比值的

大小可一定程度上反映石墨烯晶格结构的无序程度。

注２：Ｄ模频移与激发光光子能量有关，一般呈线性关系，斜率为５０ｃｍ－１／ｅＶ。

３．２．９

２犇模２犇犿狅犱犲

２犇峰

石墨烯薄片的位于２６００ｃｍ－１～２８００ｃｍ－１的特征峰。

注１：也称Ｇ＇模，其频率与Ｄ模的二倍频率接近。其线型与石墨烯相关二维材料的电子能带结构有关。

注２：２Ｄ模频移与激发光光子能量有关，一般呈线性关系，斜率约为１００ｃｍ－１／ｅＶ。

４样品准备

４．１本文件使用的衬底应为表面具有９０ｎｍ±５ｎｍ厚的二氧化硅（ＳｉＯ２）层的硅（Ｓｉ）衬底，以下称之为

９０ｎｍＳｉＯ２／Ｓｉ衬底。

４．２对于机械剥离法制备于９０ｎｍＳｉＯ２／Ｓｉ衬底的石墨烯薄片，可以直接使用，无需进一步处理。

４．３对于ＣＶＤ制备的石墨烯薄片样品，需将样品转移至９０ｎｍＳｉＯ２／Ｓｉ衬底上（具体步骤参见附录

Ｄ）。

４．４在显微镜下观测样品，测试区域内应无明显杂质。

５基于２犇模的线型测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（犃法）

５．１原理

基于２Ｄ模的线型测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（Ａ法）的原理如下：

ａ）石墨烯薄片的２Ｄ峰来源于布里渊区边界Ｋ点附近ＴＯ声子的双共振拉曼散射过程，因此不

同层数石墨烯薄片的２Ｄ模显示出独特的线型。单层石墨烯在狄拉克点附近具有线性能带结

构，基于该能带结构的双共振拉曼散射所激活的２Ｄ模具有单个洛伦兹线型，且不受单层石墨

烯的制备方法和所放置的衬底的影响。随着石墨烯薄片层数的改变，石墨烯薄片２Ｄ模的线

型也发生显著的改变，且该线型与激发光波长紧密相关。

ｂ）对于特定的激光线，如６３３ｎｍ激光，单层和２～４层ＡＢ堆垛的石墨烯薄片分别具有独特的

２Ｄ模线型，如图１所示。但这些特征在５３２ｎｍ激光激发下并不明显，因此石墨烯薄片的层数

可由６３３ｎｍ激光激发的２Ｄ模线型来判定。

ｃ）此方法适用于单层石墨烯和具有ＡＢ堆垛的、且层数不超过４层的石墨烯薄片的层数测量。

３

犌犅／犜４００６９—２０２１

犪）单层石墨烯（１犔犌）、犃犅堆垛的犫）４层石墨烯薄片（４犔犌）、

２层石墨烯薄片（２犔犌）以及５层石墨烯薄片（５犔犌）以及

３层石墨烯薄片（３犔犌）石墨（犎犗犘犌）

注１：单层石墨烯（１ＬＧ）的２Ｄ模线型呈单个洛伦兹线型。２～４层石墨烯薄片的２Ｄ峰由多个子峰组成，其线型的

细节特征用箭头!加号和星号标出。

注２：２层石墨烯薄片（２ＬＧ）的２Ｄ峰线型特征为除主峰外左侧有一个明显的子峰（箭头所示）。

注３：３层石墨烯薄片（３ＬＧ）的２Ｄ峰线型特征为：ａ）主峰左侧有两个子峰（箭头所示）；ｂ）中间主峰有两个子峰（加

号所示），左侧（频移小）子峰的峰高明显高于右侧（频移大）子峰；ｃ）主峰右侧有一个子峰（星号所示）。

注４：４层石墨烯薄片（４ＬＧ）的２Ｄ峰线型特征为：ａ）主峰左侧有三个子峰（箭头所示），其中位于２５９２ｃｍ－１和２

６２３ｃｍ－１附近的两子峰比较明显；ｂ）中间主峰有两个子峰（加号所示），它们峰高接近；ｃ）主峰右侧有一个子

峰（星号所示）。

注５：随着层数的增加，５层及以上石墨烯薄片的２Ｄ峰主峰左右两侧的子峰数量逐渐增多，由于峰之间的交叠会

导致不同层厚的多层石墨烯薄片之间的光谱特征不再容易区分。石墨（ＨＯＰＧ）的２Ｄ模线型特征为一个尖

锐的主峰及左侧一个较宽的子峰。

图１６３３狀犿激光激发下２犇模的拉曼光谱

５．２仪器

５．２．１使用激光共聚焦显微拉曼光谱仪作为测量仪器；使用６３３ｎｍ激光；激光共聚焦显微拉曼光谱仪

单个阵列探测器阵元所覆盖波数宜优于１．０ｃｍ－１，且该光谱仪所测得硅材料位于５２０ｃｍ－１拉曼模的

ＦＷＨＭ不大于４．０ｃｍ－１；激光共聚焦显微拉曼光谱仪的横向（犡犢）空间分辨率应不大于２μｍ。

５．２．２测量前，应按ＧＢ／Ｔ３３２５２、ＪＪＦ１５４４或相关技术规范对拉曼光谱仪进行校准。

５．３测量步骤与层数判定

５．３．１使用放大倍数为１００倍或５０倍的显微物镜；激光到达样品表面的激光功率宜小于０．５ｍＷ，避

免样品被激光加热和损伤。

４

犌犅／犜４００６９—２０２１

５．３．２选择光谱扫描范围应大于２４５０ｃｍ－１～２８００ｃｍ－１。

５．３．３用光学显微镜对衬底上样品进行图像分析，明确石墨烯薄片的位置，确定测量区域。

５．３．４对待测样品选择合适的拉曼光谱采集时间，２Ｄ峰峰高应计数５０００以上。

５．３．５在待测样品中色度一致的区域内，选择不同位置测量３组数据取算术平均值。

５．３．６获得待测样品２Ｄ峰的拉曼谱图，将其与图１进行对比获得对应的层数。若所测谱图与图１中

１ＬＧ～４ＬＧ样品的２Ｄ模线型各主要特征不符，则该石墨烯薄片不具有ＡＢ堆垛方式或者层数超过

４层。表征实例参见附录Ｅ。

６基于犛犻犗２／犛犻衬底的硅拉曼模峰高测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（犅法）

６．１原理

基于ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底的硅拉曼模峰高测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（Ｂ法）的原理如下：

ａ）不同层数石墨烯薄片的拉曼光谱在特征拉曼模的峰高方面也呈现不同的特征。将石墨烯薄片

放置或转移到ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底上时，激光和拉曼模式在石墨烯薄片及其上下介质中所发生的多

次反射和折射的光束会相互干涉，使得石墨烯薄片下ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底的硅的拉曼峰高与激发光

波长、所用衬底类型及特征厚度、物镜数值孔径以及石墨烯薄片层数相关。某一波长激光激发

时，设有石墨烯薄片覆盖的ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底位于５２０．７ｃｍ－１的硅拉曼特征峰的峰高为犐Ｇ（Ｓｉ），设

没有石墨烯薄片覆盖时该衬底的硅拉曼特征峰的峰高为犐０（Ｓｉ），如图２所示。犐Ｇ（Ｓｉ）可以用

犐０（Ｓｉ）来归一化。利用传输矩阵方法计算特定ＳｉＯ２层厚度的衬底和显微物镜数值孔径情况

下，某一波长激光激发时，犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）的比值与石墨烯薄片层数的关系。

标引序号说明：

１———激光；

２———没有石墨烯薄片覆盖的ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底位于５２０．７ｃｍ－１的硅拉曼特征峰的峰高犐０（Ｓｉ）；

３———石墨烯薄片覆盖的ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底位于５２０．７ｃｍ－１的硅拉曼特征峰的峰高犐Ｇ（Ｓｉ）；

４———空气；

５———石墨烯薄片；

６———ＳｉＯ２层；

７———Ｓｉ层。

图２犛犻犗２／犛犻衬底上犐犌（犛犻）和犐０（犛犻）的示意图

ｂ）测试前，需要精确测量ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底表面覆盖的ＳｉＯ２层的厚度，并根据该厚度、激光波长和物

镜数值孔径，计算出犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）与石墨烯薄片层数的变化关系。图３给出了显微物镜倍数

为５０，数值孔径为０．５０，ＳｉＯ２厚度为９０ｎｍ时，５３２ｎｍ激发下犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）与层数之间的理

论计算结果，具体数值见表１，可见比值犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）与石墨烯薄片层数呈单调变化关系，据

此可测量在特定衬底上ＡＢ堆垛和ＡＢＣ堆垛的１０层及以内石墨烯薄片样品的层数。

５

犌犅／犜４００６９—２０２１

图３当激发光波长为５３２狀犿，犛犻犗２／犛犻衬底表面犛犻犗２厚度犺犛犻犗２为９０狀犿、数值孔径犖犃等于０．５０时

犐犌（犛犻）／犐０（犛犻）与石墨烯薄片层数之间关系的理论计算结果（菱形点）

６．２仪器

６．２．１使用激光共聚焦显微拉曼光谱仪作为测量仪器；使用５３２ｎｍ激光；光谱仪单个阵列探测器阵元

所覆盖波数宜优于１．０ｃｍ－１，且该光谱仪所测得硅材料位于５２０ｃｍ－１拉曼模的ＦＷＨＭ不应大于

４．０ｃｍ－１；拉曼光谱仪的横向（犡犢）空间分辨率不应大于２μｍ。

６．２．２测量前，应对拉曼光谱仪进行校准。其校准要求同５．２．２。

６．３测量步骤与层数判定

６．３．１使用放大倍数５０倍、数值孔径不大于０．５５的显微物镜；激光到达样品表面的激光功率宜小于

０．５ｍＷ，避免样品被激光加热和损伤。

６．３．２选择光谱扫描范围应大于４５０ｃｍ－１～６００ｃｍ－１。

６．３．３用光学显微镜对衬底上样品进行图像分析，掌握石墨烯薄片的位置，确定测量区域。获得待测

石墨烯薄片附近没有石墨烯薄片覆盖的ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底的拉曼模峰高犐０（Ｓｉ）：拉曼模的峰高与测试时激

光对样品的聚焦状态非常敏感，需先对ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底进行准确聚焦，使激光斑中心对准待测样品附近裸

露的没有明显杂质覆盖的衬底上，细微调节物镜与衬底之间的相对距离（即微调聚焦），获得Ｓｉ拉曼模

峰高最大时的聚焦状态。选择合适的拉曼光谱采集时间，Ｓｉ峰峰高应计数５０００以上。利用洛伦兹线

型拟合得到峰高犐０（Ｓｉ）的数值。

６．３．４获得待测石墨烯薄片样品区域上ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底的拉曼模峰高犐Ｇ（Ｓｉ）：保持测量犐０（Ｓｉ）时的聚焦

状态不变，平移样品位置，使激光斑中心对准待测石墨烯薄片样品区域，获得与６．３．３同样采集时间下

石墨烯薄片样品覆盖下ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底的拉曼模峰高犐Ｇ（Ｓｉ）。利用洛伦兹线型拟合得到峰高犐Ｇ（Ｓｉ）的

数值。

６．３．５计算峰高的相对比值犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）。

６

犌犅／犜４００６９—２０２１

６．３．６将犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）与表１中的理论计算结果进行比较，对应层数结果四舍五入取整数。根据该方

法可以判断１～１０层的石墨烯薄片的层数。测量实例参见附录Ｆ。

表１犐犌（犛犻）／犐０（犛犻）与石墨烯薄片层数之间关系的理论计算结果（５３２狀犿）

（５３２狀犿激光，衬底犛犻犗２厚度为９０狀犿，数值孔径为０．５０）

层数１２３４５６７８９１０１１

犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）０．９３００．８６６０．８０６０．７５１０．７０１０．６５４０．６１１０．５７１０．５３４０．５０００．４６８

６．３．７在待测样品中色度一致的区域内，选择不同位置测量３组数据取算术平均值。

６．３．８对于衬底ＳｉＯ２厚度非９０ｎｍ±５ｎｍ的情况，需要精确测量ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底上ＳｉＯ２层的厚度，并

根据该厚度、激光波长和物镜数值孔径，计算出犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）与石墨烯薄片层数的变化关系。在不同

数值孔径和ＳｉＯ２层厚度条件下，５３２ｎｍ激光激发时犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）理论计算比值与石墨烯薄片层数的

关系参见附录Ｇ中表Ｇ．１。

６．３．９上述方法可推广到６３３ｎｍ激光波长的情况。关于利用６３３ｎｍ激光测量石墨烯薄片层数的情

况，具体参见附录Ｈ。

７测试报告

测试报告应包括但不限于以下内容：

———依据标准；

———测量方法；

———测试日期；

———测量者；

———样品信息；

———测试仪器的类型、品牌、型号，探测器的型号等；

———实验条件，包括激发波长、到达样品表面的激光功率、光栅刻线数等；

———拉曼谱图及层数结果；

———必要时，不确定度分析。

测试报告参考格式参见附录Ｉ。

７

犌犅／犜４００６９—２０２１

附录犃

（资料性）

拉曼光谱法测量石墨烯薄片层数的各种方法概要一览表

拉曼光谱法测量石墨烯薄片层数的各种方法概要一览表见表Ａ．１。

表犃．１拉曼光谱法测量石墨烯薄片层数的各种方法概要一览表

光谱单个阵

拉曼参数表征层数堆垛列探测器阵硅单晶拉曼物镜数值ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底判定依据结果偏差

犖的范围方式元覆盖范围模ＦＷＨＭ孔径ＮＡＳｉＯ２厚度犺ＳｉＯ２

模的线型不大于

２Ｄ优于－１无要求无要求模的线型

（Ａ法）１～４ＡＢ１．０ｃｍ４．０ｃｍ－１２Ｄ０

ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）实验１～６层为

的硅拉曼模和不大于比值与理论结果比、层以上

ＡＢ优于－１０６

的峰高１～１０ＡＢＣ１．０ｃｍ４．０ｃｍ－１≤０．５５９０ｎｍ±５ｎｍ较，对应层数结果允许负偏差

（Ｂ法）四舍五入取整数１层

８

犌犅／犜４００６９—２０２１

附录犅

（资料性）

基于犌模的峰高测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（犆法）

犅．１原理

将石墨烯薄片放置或转移到ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底上时，激光和拉曼模式在石墨烯薄片及其上下介质中所

发生的多次反射和折射的光束会相互干涉，使得石墨烯薄片Ｇ模拉曼峰高与激发光波长、所用衬底类

型及特征厚度、物镜数值孔径以及石墨烯薄片层数相关。对于特定的激发光波长、衬底和物镜数值孔

径，可以利用传输矩阵方法计算出石墨烯薄片拉曼模的峰高随层数的变化规律。随着石墨烯薄片层数

的增加，其拉曼模峰高一般先增加，在１０～２０层左右达到最大值，然后，峰高随层数增加而减少。设待

测Ｎ层石墨烯Ｇ模的峰高为犐ＮＬＧ（Ｇ），单层石墨烯Ｇ模的峰高为犐１ＬＧ（Ｇ）。犐ＮＬＧ（Ｇ）可以用相同衬底

上单层石墨烯的Ｇ模拉曼峰高犐１ＬＧ（Ｇ）来归一化。如果精确测量了衬底ＳｉＯ２层的厚度，那么根据该厚

度、激光波长和物镜数值孔径，就计算出犐ＮＬＧ（Ｇ）／犐１ＬＧ（Ｇ）与石墨烯薄片层数之间的变化关系，如

图Ｂ．１ａ）所示。

图Ｂ．１给出了数值孔径ＮＡ为０．４５，ＳｉＯ２厚度犺ＳｉＯ２为９０ｎｍ时，在５３２ｎｍ激发下犐ＮＬＧ（Ｇ）／犐１ＬＧ

（Ｇ）与石墨烯薄片层数之间关系的理论计算结果。在大范围内比值犐ＮＬＧ（Ｇ）／犐１ＬＧ（Ｇ）与石墨烯薄片的

层数犖不呈单调关系，在１０～２０层时犐ＮＬＧ（Ｇ）／犐１ＬＧ（Ｇ）会达到极值，如图Ｂ．１ａ）所示。但是，当犖≤１０

时，比值犐ＮＬＧ（Ｇ）／犐１ＬＧ（Ｇ）与石墨烯薄片层数犖成单调变化关系，如图Ｂ．１ｂ）所示，具体数值见表Ｂ．１。

犪）当激发光为５３２狀犿，犛犻犗２／犛犻衬底表面犛犻犗２厚度为９０狀犿、显微物镜数值孔径等于０．４５时

图犅．１犐犖犔犌（犌）／犐１犔犌（犌）与石墨烯薄片层数犖（１≤犖≤１１０）之间关系的理论计算结果

９

犌犅／犜４００６９—２０２１

犫）当激发光为５３２狀犿，犛犻犗２／犛犻衬底表面犛犻犗２厚度为９０狀犿、显微物镜数值孔径等于０．４５时

图犅．１犐犖犔犌（犌）／犐１犔犌（犌）与石墨烯薄片层数犖（１≤犖≤１１０）之间关系的理论计算结果（续）

如果经过光学衬度法或者拉曼光谱法的Ａ法或Ｂ法可以粗略判定石墨烯薄片的层数在１０层以

内，就可以根据犐ＮＬＧ（Ｇ）／犐１ＬＧ（Ｇ）与石墨烯薄片层数犖之间的关系测量在特定衬底上ＡＢ堆垛和ＡＢＣ

堆垛的１０层及以内石墨烯薄片样品的层数，此法称为Ｃ法。

犅．２仪器

犅．２．１使用激光共聚焦显微拉曼光谱仪作为测量仪器；使用５３２ｎｍ激光；光谱仪单个阵列探测器阵元

所覆盖波数宜优于２．０ｃｍ－１，且该光谱仪所测得硅材料位于５２０ｃｍ－１拉曼模的ＦＷＨＭ不大于

５．０ｃｍ－１；拉曼光谱仪的横向（犡犢）空间分辨率应不大于２μｍ。

犅．２．２测量前，应按对拉曼光谱仪进行校准，其校准要求同５．２．２。

犅．３测量步骤与层数判定

犅．３．１选用显微物镜及激光功率的要求同６．３．１。

犅．３．２选择光谱扫描范围应大于１４５０ｃｍ－１～１７５０ｃｍ－１。

犅．３．３用光学显微镜对衬底上样品进行图像分析，掌握样品中石墨烯薄片的位置分布，确定测量区域。

犅．３．４参照５．３（Ａ法）和６．３（Ｂ法）确定样品中的单层石墨烯区域，或将已测量的单层石墨烯转移到与

待测石墨烯薄片样品相同的衬底上。

犅．３．５获得单层石墨烯Ｇ模的峰高犐１ＬＧ（Ｇ）：测试时，需先对单层石墨烯区域附近的ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底进行

准确聚焦，使激光斑中心对准待测样品附近裸露的没有明显杂质覆盖的衬底上，细微调节物镜与衬底之

间的相对距离（即微调聚焦），获得Ｓｉ拉曼模峰高最大时的聚焦状态。保持该聚焦状态不变，移动样品

位置使得激光斑中心对准单层石墨烯样品区域。选择合适的拉曼光谱采集时间，测量单层石墨烯样品

的拉曼光谱，Ｇ峰峰高计数５０００以上。利用洛伦兹线型拟合得到犐１ＬＧ（Ｇ）的数值。

犅．３．６获得待测样品Ｇ模的峰高犐ＮＬＧ（Ｇ）：在待测石墨烯薄片区域附近，用６．３．３的方法获得Ｓｉ拉曼模

峰高最大时的聚焦状态。保持该聚焦状态不变，移动样品位置使得激光斑中心对准待测石墨烯薄片样

１０

犌犅／犜４００６９—２０２１

品区域，使用与Ｇ．３．５相同的拉曼光谱采集时间，测量待测样品的拉曼光谱。利用洛伦兹线型拟合得到

犐ＮＬＧ（Ｇ）的数值。

犅．３．７计算峰高的相对比值犐ＮＬＧ（Ｇ）／犐１ＬＧ（Ｇ）。

犅．３．８将犐ＮＬＧ（Ｇ）／犐１ＬＧ（Ｇ）与表Ｇ．１中的计算结果进行比较，对应层数结果四舍五入取整数。根据该

方法可以判断２～１０层石墨烯薄片的层数。表征实例参见附录Ｊ。

表犅．１犐犖犔犌（犌）／犐１犔犌（犌）与石墨烯薄片层数之间关系的理论计算结果（５３２狀犿）

（５３２狀犿激光，衬底犛犻犗２厚度为９０狀犿，物镜倍数为５０、数值孔径为０．４５）

层数１２３４５６７８９１０１１

犐ＮＬＧ（Ｇ）／犐１ＬＧ（Ｇ）１１．８７２．６２３．２７３．８３４．３１４．７１５．０５５．３３５．５５５．７４

犅．３．９在待测样品中色度一致的区域内，选择不同位置测量３组数据取算术平均值。

１１

犌犅／犜４００６９—２０２１

附录犆

（资料性）

典型拉曼峰的光谱参数示意图

典型拉曼峰的光谱参数示意图见图Ｃ．１。

标引序号说明：

１———瑞利线；

２———峰高；

３———峰面积／峰强（阴影部分）；

４———峰位；

５———峰宽；

６———基线（点划线）。

图犆．１典型拉曼峰的光谱参数示意图

１２

犌犅／犜４００６９—２０２１

附录犇

（资料性）

石墨烯相关二维材料的转移操作步骤

犇．１总则

目前，石墨烯相关二维材料（ＧＲ２Ｍ）常用的转移方法主要分为湿法转移与干法转移。湿法转移的

基本步骤为：将聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）作为转移支撑层旋涂到制备有ＧＲ２Ｍ的金属基底上，然后

用特定溶液腐蚀掉金属基底，使ＰＭＭＡ和ＧＲ２Ｍ脱离原始基底，之后将其贴合到目标基底上，最后使

用特定溶液溶解ＰＭＭＡ，完成转移过程，如图Ｄ．１ａ）。干法转移则使用粘性聚合物（如液体聚二甲基硅

氧烷（ＰＤＭＳ）或者热聚合胶带）将原始基底上的ＧＲ２Ｍ粘取到目标基底上，再通过一定手段将聚合物

去除，转移过程中不破坏原始基底，如图Ｄ．１ｂ）。

犪）湿法转移

犫）干法转移

图犇．１石墨烯相关二维材料转移步骤示意图

下面给出用湿法转移ＣＶＤ生长的铜基石墨烯ＧＲ２Ｍ样品的具体操作步骤示例，具体转移方法及

步骤以适用于待测样品为准。

犇．２湿法转移犆犞犇生长的铜基石墨烯犌犚２犕样品的具体操作步骤

犇．２．１将一滴ＰＭＭＡ以３０００ｒｐｍ的转速旋涂到ＣＶＤ生长的铜基石墨烯薄片样品（即ＧＲ２Ｍ／Ｃｕ／

ＧＲ２Ｍ多层膜）表面，形成ＰＭＭＡ／ＧＲ２Ｍ／Ｃｕ／ＧＲ２Ｍ多层膜结构，其中ＰＭＭＡ为转移支撑层，ＧＲ２Ｍ

指单层、双层、或少层石墨烯。

犇．２．２用０．５ｍｏｌ／Ｌ的过硫酸铵［（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８］溶液对Ｃｕ进行轻度腐蚀，并用超纯水反复清洗。此过

１３

犌犅／犜４００６９—２０２１

程中，多层膜结构将漂浮在（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８溶液表面，底部的Ｃｕ／ＧＲ２Ｍ层将被溶解，而顶部的ＰＭＭＡ／

ＧＲ２Ｍ层则保持未反应状态，从而能清除Ｃｕ底部的／ＧＲ２Ｍ，得到ＰＭＭＡ／ＧＲ２Ｍ／Ｃｕ结构。具体腐蚀

和清洗步骤为：

ａ）在（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８溶液中漂浮３ｍｉｎ，然后在超纯水中漂浮５ｍｉｎ；

ｂ）反复执行步骤ａ）３次～５次。

犇．２．３用（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８溶液完全腐蚀掉Ｃｕ层，得到ＰＭＭＡ／ＧＲ２Ｍ多层膜结构。该步骤的处理时间

取决于Ｃｕ的厚度和（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８的浓度，例如２５μｍ的Ｃｕ在０．５ｍｏｌ／Ｌ的（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８溶液中的腐

蚀时间约为２ｈ。

犇．２．４在超纯水中漂浮３０ｍｉｎ（此步骤可操作多次）。每个超纯水浴应在单独的容器中准备。

犇．２．５用９０ｎｍＳｉＯ２／Ｓｉ衬底捞起超纯水表面漂浮的ＰＭＭＡ／ＧＲ２Ｍ样品。将其放在８０℃的加热板

上１０ｍｉｎ以除去水分，然后放置在１８０℃的加热板上１５ｍｉｎ使ＰＭＭＡ膜松弛。

犇．２．６将ＰＭＭＡ／ＧＲ２Ｍ／９０ｎｍＳｉＯ２／Ｓｉ浸泡在丙酮中，静置１０ｈ使ＰＭＭＡ层溶解。之后将

ＧＲ２Ｍ／９０ｎｍＳｉＯ２／Ｓｉ依次放入无水乙醇和超纯水中浸泡各１０ｍｉｎ。取出后用高纯氮气吹干即可得到

洁净的ＧＲ２Ｍ／９０ｎｍＳｉＯ２／Ｓｉ样品，如图Ｄ．２所示。

图犇．２转移后犆犞犇生长的铜基石墨烯薄片的光学图片（示例）

犇．２．７如上述步骤处理后样品表面不洁净，可适当延长腐蚀或超纯水清洗的时间和次数，或使用５０℃

的丙酮溶解ＰＭＭＡ层。

犇．３以下步骤可作为参考

犇．３．１提高或降低（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８溶液的浓度以提高或降低腐蚀速度。低腐蚀速度有利于保持样品在

腐蚀过程中的完整性。

犇．３．２选择其他腐蚀液，如ＦｅＣｌ３溶液等。

犇．３．３选择其他有机物作为转移支撑层，如ＰＤＭＳ等。

犇．３．４利用氧（Ｏ２）等离子体处理ＰＭＭＡ／ＧＲ２Ｍ／Ｃｕ／ＧＲ２Ｍ多层膜结构的背面，腐蚀时间为３ｍｉｎ～

５ｍｉｎ，将Ｃｕ底部的ＧＲ２Ｍ腐蚀掉，然后再进行Ｄ．２．２和后续步骤。采用此方法可适当减少Ｄ．２．２步骤

中（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８溶液腐蚀和超纯水清洗的次数。

１４

犌犅／犜４００６９—２０２１

附录犈

（资料性）

基于２犇模的线型测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（犃法）的表征实例

犈．１实验条件见表Ｅ．１。

表犈．１实验条件

依据标准纳米技术石墨烯相关二维材料的层数测量拉曼光谱法

测量方法基于２Ｄ模的线型测量石墨烯薄片的层数（Ａ法）

样品制备方法机械剥离法

ＳｉＯ２／Ｓｉ（１１１）衬底，ＳｉＯ２厚度９０ｎｍ，衬底尺寸１ｃｍ×１ｃｍ，带“字母

样品衬底参数＋数字”标记

拉曼光谱仪焦长８００ｍｍ

测试环境温度２５℃

激发波长６３３ｎｍ

使用物镜倍数及其数值孔径物镜倍数＝１００×，ＮＡ＝０．９

入射到样品激光功率０．３ｍＷ

测谱使用的光栅刻线数１８００ｇ／ｍｍ

单个阵列探测器阵元所覆盖波数６３３ｎｍ激发时，光栅中心处于２６５０ｃｍ－１时单个阵列探测器阵元所覆

盖波数为０．８０ｃｍ－１

犈．２测试结果及层数表征见表Ｅ．２。

表犈．２测试结果及层数表征

待测

样品待测样品显微图像拉曼光谱图结果层数判断依据

编号（１００倍显微物镜下）及结果

２Ｄ峰为单个洛伦兹线

ＡＳ１型，判断ＡＳ１为单层

石墨烯

１５

犌犅／犜４００６９—２０２１

表犈．２测试结果及层数表征（续）

待测

样品待测样品显微图像拉曼光谱图结果层数判断依据

编号（１００倍显微物镜下）及结果

２Ｄ峰的特征与６３３ｎｍ

激发下的３层石墨烯薄

片的２Ｄ线型类似，即

左侧有两个箭头所指

的子峰，中间有加号所

ＡＳ２指的两个最高子峰，强

度左高右低，右侧有一

个星号所指的子峰，峰

位也和标准样品吻合，

因此判断ＡＳ２为３层

石墨烯薄片

２Ｄ峰的特征与６３３ｎｍ

激发下的单层石墨烯

以及２～４层ＡＢ堆垛

的石墨烯薄片的２Ｄ线

ＡＳ３型均无类似之处，判断

ＡＳ３的层数大于４层

或不是ＡＢ堆垛的石墨

烯薄片

１６

犌犅／犜４００６９—２０２１

附录犉

（资料性）

基于犛犻犗２／犛犻衬底的硅拉曼模峰高测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（犅法）的表征实例

犉．１实验条件见表Ｆ．１。

表犉．１实验条件

依据标准纳米技术石墨烯相关二维材料的层数测量拉曼光谱法

使用方法基于ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底的硅拉曼模峰高测量石墨烯薄片的层数（Ｂ法）

样品制备方法机械剥离法

ＳｉＯ２／Ｓｉ（１１１）衬底，ＳｉＯ２厚度９０ｎｍ，衬底尺寸１ｃｍ×１ｃｍ，带“字母＋数

样品衬底参数字”标记

拉曼光谱仪焦长８００ｍｍ

测试环境温度２５℃

激发波长５３２ｎｍ

使用物镜倍数及其数值孔径物镜倍数＝５０×，ＮＡ＝０．４５

入射到样品激光功率０．５ｍＷ

测谱使用的光栅刻线数１８００ｇ／ｍｍ

单个阵列探测器阵元所覆盖波数５３２ｎｍ激发时，光栅中心处于５２０ｃｍ－１时单个阵列探测器阵元所覆盖波

数为０．４９ｃｍ－１

犉．２测试结果及层数表征见表Ｆ．２。

表犉．２测试结果及层数表征

拉曼光谱图结果

待测

样品待测样品显微图像待测石墨烯薄片附近没有待测石墨烯薄片样品区域上层数判断依据

编号（１００倍显微物镜下）石墨烯薄片覆盖的ＳｉＯ２／ＳｉＳｉＯ２／Ｓｉ衬底的拉曼光谱及及结果

衬底的拉曼光谱及峰高犐０（Ｓｉ）峰高犐Ｇ（Ｓｉ）

犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）

比值为０．９２，与

最靠近的标准

ＢＳ１值（０．９３，１层）

比较，判断ＢＳ１

为单层石墨烯

１７

犌犅／犜４００６９—２０２１

表犉．２测试结果及层数表征（续）

拉曼光谱图结果

待测

样品待测样品显微图像待测石墨烯薄片附近没有待测石墨烯薄片样品区域上层数判断依据

编号（１００倍显微物镜下）石墨烯薄片覆盖的ＳｉＯ２／ＳｉＳｉＯ２／Ｓｉ衬底的拉曼光谱及及结果

衬底的拉曼光谱及峰高犐０（Ｓｉ）峰高犐Ｇ（Ｓｉ）

犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）

比值为０．６９，与

最靠近的标准

ＢＳ２值（０．７０１，５层）

比较，判断ＢＳ２

为５层石墨烯

薄片

犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）

比值为０．６０，与

最靠近的标准

ＢＳ３值（０．６１１，７层）

比较，判断ＢＳ３

为７层石墨烯

薄片

１８

犌犅／犜４００６９—２０２１

附录犌

（资料性）

基于犛犻犗２／犛犻衬底的硅拉曼模峰高测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（犅法）的犐犌（犛犻）／犐０（犛犻）

理论计算结果（５３２狀犿激光）

在５３２ｎｍ激光激发下，犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）在不同ＳｉＯ２厚度和ＮＡ时的理论计算结果与石墨烯薄片层

数的对应关系见表Ｇ．１。

表犌．１在５３２狀犿激光激发下，犐犌（犛犻）／犐０（犛犻）在不同犛犻犗２厚度和犖犃时的理论计算结果与

石墨烯薄片层数的对应关系

ａ

犺ＳｉＯ２８０ｎｍ９０ｎｍ１００ｎｍ１１０ｎｍ２８０ｎｍ２９０ｎｍ３００ｎｍ３１０ｎｍ

ＮＡ０．３５０．５００．３５０．５００．３５０．５００．３５０．５００．３５０．５００．３５０．５００．３５０．５００．３５０．５０

１Ｌ０．９３８０．９３９０．９２９０．９３００．９２４０．９２４０．９２３０．９２３０．９２７０．９３１０．９２４０．９２６０．９２４０．９２４０．９２８０．９２６

２Ｌ０．８７９０．８８２０．８６３０．８６６０．８５４０．８５６０．８５３０．８５３０．８６１０．８６８０．８５４０．８５８０．８５５０．８５５０．８６３０．８５９

３Ｌ０．８２４０．８２８０．８０３０．８０６０．７９１０．７９３０．７９００．７９００．８０００．８０９０．７９１０．７９６０．７９２０．７９２０．８０３０．７９８

４Ｌ０．７７３０．７７８０．７４８０．７５１０．７３３０．７３５０．７３２０．７３２０．７４４０．７５５０．７３３０．７３９０．７３５０．７３５０．７４９０．７４２

５Ｌ０．７２６０．７３１０．６９６０．７０１０．６８１０．６８３０．６８００．６７９０．６９２０．７０４０．６８００．６８７０．６８３０．６８２０．６９９０．６９１

６Ｌ０．６８１０．６８７０．６４９０．６５４０．６３２０．６３５０．６３２０．６３１０．６４４０．６５８０．６３２０．６３９０．６３６０．６３５０．６５３０．６４５

７Ｌ０．６３９０．６４６０．６０６０．６１１０．５８８０．５９１０．５８８０．５８８０．６０１０．６１５０．５８８０．５９５０．５９２０．５９１０．６１１０．６０２

８Ｌ０．６０００．６０７０．５６５０．５７１０．５４８０．５５１０．５４８０．５４８０．５６１０．５７５０．５４８０．５５５０．５５３０．５５１０．５７３０．５６３

９Ｌ０．５６４０．５７１０．５２８０．５３４０．５１１０．５１３０．５１１０．５１１０．５２３０．５３９０．５１１０．５１８０．５１６０．５１５０．５３８０．５２７

１０Ｌ０．５３００．５３８０．４９４０．５０００．４７７０．４７９０．４７８０．４７７０．４８９０．５０４０．４７７０．４８４０．４８３０．４８１０．５０５０．４９４

１１Ｌ０．４９９０．５０６０．４６３０．４６８０．４４５０．４４８０．４４７０．４４６０．４５８０．４７３０．４４６０．４５３０．４５２０．４５００．４７５０．４６４

１２Ｌ０．４６９０．４７７０．４３３０．４３９０．４１７０．４１９０．４１８０．４１８０．４２９０．４４４０．４１７０．４２４０．４２４０．４２２０．４４７０．４３６

１３Ｌ０．４４２０．４４９０．４０６０．４１２０．３９００．３９３０．３９２０．３９２０．４０２０．４１７０．３９１０．３９７０．３９８０．３９５０．４２１０．４１０

１４Ｌ０．４１６０．４２３０．３８１０．３８６０．３６６０．３６８０．３６８０．３６８０．３７７０．３９１０．３６７０．３７３０．３７４０．３７１０．３９８０．３８６

１５Ｌ０．３９２０．３９９０．３５８０．３６３０．３４３０．３４５０．３４６０．３４６０．３５４０．３６８０．３４４０．３５００．３５２０．３４９０．３７６０．３６４

ａ

犺ＳｉＯ２为ＳｉＯ２厚度，ＮＡ为显微物镜数值孔径，石墨烯薄片的折射率取值２．７２５～１．３６６犻，ＳｉＯ２的折射率取值

１．４６０，Ｓｉ的折射率取值４．１４３～０．０５４犻。

１９

犌犅／犜４００６９—２０２１

附录犎

（资料性）

基于犛犻犗２／犛犻衬底的硅拉曼模峰高测量石墨烯薄片层数的拉曼光谱法（犅法）（６３３狀犿激光）

使用６３３ｎｍ激光，衬底ＳｉＯ２厚度为９０ｎｍ和数值孔径为０．５０的物镜时，通过传输矩阵方法可以

计算出的犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）与石墨烯薄片层数的变化关系，见图Ｈ．１，具体数值总结见表Ｈ．１。

图犎．１当激发光为６３３狀犿，衬底犛犻犗２厚度为９０狀犿和数值孔径为０．５０时犐犌（犛犻）／犐０（犛犻）与

石墨烯薄片层数之间关系的理论计算结果（菱形点）

表犎．１犐犌（犛犻）／犐０（犛犻）与石墨烯薄片层数之间关系的理论计算结果（６３３狀犿）

（６３３狀犿激光，衬底犛犻犗２厚度为９０狀犿，数值孔径为０．５０）

层数１２３４５６７８９１０１１

犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）０．９４９０．９０００．８５４０．８１１０．７６９０．７３００．６９２０．６５７０．６２４０．５９２０．５６２

使用６３３ｎｍ激光时，衬底ＳｉＯ２厚度约为９０ｎｍ，数值孔径不大于０．５５、放大倍数５０×的显微物

镜。参照６．３的方法测试犐Ｇ（Ｓｉ）和犐０（Ｓｉ）。将实验比值犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）与表Ｈ．１中的计算结果比较，对

应层数结果四舍五入取整数。根据该方法可以判断１～１０层的石墨烯薄片的层数。

对于衬底ＳｉＯ２厚度非８９ｎｍ的情况，需要精确测量衬底ＳｉＯ２层的厚度，并根据该厚度、激光波长

和物镜数值孔径，计算出犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）与石墨烯薄片层数的变化关系。通过传输矩阵方法计算

６３３ｎｍ激光激发下犐Ｇ（Ｓｉ）／犐０（Ｓｉ）在不同ＳｉＯ２厚度和ＮＡ时与石墨烯薄片层数的部分对应关系如

表Ｈ．２所示。

２０

犌犅／犜４００６９—２０２１

表犎．２在６３３狀犿激光激发下，在不同犛犻犗２厚度和犖犃时犐犌（犛犻）／犐０（犛犻）与石墨烯薄片层数之间的

理论计算结果

ａ

犺ＳｉＯ２８０ｎｍ９０ｎｍ１００ｎｍ１１０ｎｍ２８０ｎｍ２９０ｎｍ３００ｎｍ３１０ｎｍ

ＮＡ０．３５０．５００．３５０．５００．３５０．５００．３５０．５００．３５０．５００．３５０．５００．３５０．５００．３５０．５０

１Ｌ０．９５５０．９５７０．９４８０．９４９０．９４００．９４２０．９３５０．９３６０．９７２０．９７５０．９６６０．９６９０．９５９０．９６３０．９５１０．９５５

２Ｌ０．９１３０．９１５０．８９８０．９０００．８８５０．８８７０．８７４０．８７６０．９４５０．９５００．９３３０．９３９０．９１９０．９２６０．９０４０．９１２

３Ｌ０．８７２０．８７５０．８５１０．８５４０．８３２０．８３６０．８１８０．８２１０．９１８０．９２５０．９０１０．９１００．８８１０．８９１０．８６００．８７１

４Ｌ０．８３２０．８３６０．８０６０．８１１０．７８３０．７８８０．７６６０．７７００．８９２０．９０１０．８６９０．８８１０．８４４０．８５７０．８１８０．８３２

５Ｌ０．７９４０．７９９０．７６４０．７６９０．７３８０．７４２０．７１８０．７２２０．８６６０．８７７０．８３８０．８５２０．８０８０．８２４０．７７７０．７９４

６Ｌ０．７５８０．７６４０．７２４０．７３００．６９５０．７０００．６７４０．６７８０．８４００．８５３０．８０８０．８２４０．７７３０．７９２０．７３９０．７５８

７Ｌ０．７２３０．７３００．６８６０．６９２０．６５５０．６６１０．６３２０．６３７０．８１５０．８３００．７７９０．７９７０．７４００．７６１０．７０２０．７２３

８Ｌ０．６９００．６９７０．６５００．６５７０．６１７０．６２３０．５９４０．５９８０．７９００．８０７０．７５１０．７７１０．７０９０．７３１０．６６８０．６９０

９Ｌ０．６５８０．６６６０．６１７０．６２４０．５８２０．５８９０．５５８０．５６３０．７６６０．７８４０．７２３０．７４５０．６７８０．７０２０．６３５０．６５８

１０Ｌ０．６２８０．６３６０．５８５０．５９２０．５５００．５５６０．５２５０．５３００．７４３０．７６２０．６９７０．７２００．６４９０．６７４０．６０４０．６２８

１１Ｌ０．５９９０．６０７０．５５５０．５６２０．５１９０．５２５０．４９４０．４９９０．７２００．７４００．６７１０．６９６０．６２１０．６４７０．５７４０．６００

１２Ｌ０．５７２０．５８００．５２６０．５３４０．４９００．４９７０．４６６０．４７００．６９７０．７１９０．６４６０．６７２０．５９４０．６２１０．５４６０．５７２

１３Ｌ０．５４６０．５５４０．５０００．５０７０．４６３０．４７００．４３９０．４４４０．６７５０．６９８０．６２２０．６４９０．５６９０．５９６０．５２００．５４６

１４Ｌ０．５２１０．５２９０．４７４０．４８２０．４３８０．４４５０．４１４０．４１９０．６５４０．６７８０．５９９０．６２６０．５４４０．５７３０．４９５０．５２１

１５Ｌ０．４９７０．５０６０．４５００．４５８０．４１４０．４２１０．３９１０．３９５０．６３３０．６５８０．５７６０．６０５０．５２１０．５５００．４７１０．４９８

ａ

犺ＳｉＯ２为ＳｉＯ２厚度，ＮＡ为显微物镜的数值孔径，石墨烯薄片的折射率取值２．８１９～１．４５０犻，ＳｉＯ２的折射率取值

１．４５７，Ｓｉ的折射率取值３．８７９～０．０２１犻。

２１

犌犅／犜４００６９—２０２１

附录犐

（资料性）

测试报告范例

测试报告见表Ｉ．１。

表犐．１测试报告

依据标准：

测量方法：

单位名称：

测试人：

测试日期：

测试条件：

ａ）谱仪型号、品牌、探测器型号、参数

ｂ）谱仪焦长

ｃ）光栅刻线

ｄ）激光器波长

ｅ）使用物镜及其数值孔径

ｆ）到达样品表面的激光功率

ｇ）环境温度

ｈ）单个阵列探测器阵元覆盖波数／ｃｍ－１

待测样品