石墨烯是由高度結晶態石墨單層組成的一種高等新型材料，首次報導于2004年的《科學》雜志上。它是構建其他碳同素異構體（如富勒烯、碳納米管 或石墨）的基本單元（圖1）。石墨烯是由英國曼徹斯特大學物理系和俄羅斯琴諾格洛夫微電子科技研究所兩組團隊首次分離出來的。它具有優異的電子傳輸性 能，其室溫下的電子遷移速率高達15000cm2V-1s-1，因而成為未來納米電子設備的理想材料。

石墨烯具有優異的機械強度和熱導率，其機械強度要比鋼鐵高出200多倍。 研制出運行速度高達兆赫茲的新一代超高速納米晶體管是石墨烯研究中的一個 熱門領域。由于特殊的尺寸和光學性質，石墨烯在絕大多數襯底上都很難被觀察到。

石墨烯和石墨烯片的拉曼光譜

石墨烯的拉曼譜圖是由若干譜峰組成的。這些拉曼峰已被準確地表征和理解。以下將具體描述每個譜峰。

G  峰

石墨烯的主要特征峰，即G峰，是由碳原子的面內振動引起的，它出現在1580cm-1附近）。該峰能有效反映石墨烯片層數，極易受應力影響。

隨著石墨烯片層數n的增加，G峰位置會向低頻移動，其位移與1/n相關。

G峰的形狀沒有顯著變化。此外，G峰容易受摻雜影響，其峰頻與峰寬可用于檢測摻雜水平。

D峰通常被認為是石墨烯的無序振動峰。該峰出現在1270-1450 cm-1,是由于晶格振動離開布里淵區中心引起的，用于表征石墨烯樣品中的缺陷或者邊緣。

事實上，D峰形成以及D峰依賴于激發波長的最可靠解釋來自于雙共振理論，該理論是由Thomsen最早提出的。

雙共振理論認為電子的帶內聲子散射需要動量，這個動量容易從缺陷中獲 取，從而解釋了D峰首先從缺陷晶體中發現的原因。

2D峰，也稱G’峰，是雙聲子共振二階拉曼峰。連接聲子波矢量和電子能帶 的雙共振過程使得2D峰頻率極易受激發光波長影響。

對于514nm的激發波長，2D峰出現在2700cm-1附近。2D峰也可以用作判斷石墨烯片層數，但是它比G峰頻移復雜。

單層石墨烯的2D峰只顯示單個洛倫茲擬合峰，只代表一個可能的雙共振散色過程，而雙層石墨烯中出現4個擬合峰，分別代表四個可能的雙共振過程。隨著石墨烯層數增加，雙共振過程也增加，其拉曼譜圖形狀越接近石墨，最后只出現2個峰。

石墨烯片的拉曼成像

石墨烯通常難于光學定位,只用光學顯微鏡無法檢測石墨烯片的層數或缺 陷。拉曼成像具有高空間分辨率（優于0.5µm），是獲取石墨烯片信息的一種快速可靠的工具。

KirillBolotin（范德堡大學）使用XploRA 拉曼光譜儀上的532nm激發波長，對附著在SiO2/Si 襯底上的石墨烯樣品進行了拉曼成像。以下將介紹兩種常規數據處理方法：多變量建模和峰擬合。

建模

使用Labspec5軟件中的建模功能可簡便獲取樣品中雙層（圖4中綠線)和多層（圖4中紅線）石墨烯片的分布。此建模功能是運用經典最小二乘法將譜圖擬合出用戶選擇的各種純組分光譜。有些樣品邊緣也有可能探測到D峰，因此在邊緣獲得的譜圖（粉紅線）被認為是第三種成分用于成像分析。

譜峰擬合

根據譜圖信息，如峰位、峰強、峰面積和/或峰寬，也可以使用譜峰擬合來獲取拉曼成像圖。圖5是譜峰擬合獲得的石墨烯樣品成像圖。

快速拉曼成像

上述拉曼成像是在傳統的點掃描模式下獲取的，由于石墨烯的拉曼信號很強，并且可以在極短采集時間內獲得譜圖，因此它適用于SWIFTTM超快速成像。 創新性的同步數據采集過程使得拉曼圖像采集速度<5ms/點，這極大地降低了成像所需時間。將SWIFTTM超快速成像與獨特的DuoScanTM大光斑成像模式聯合使用，可以在從未有過的短時間內對超大樣品進行拉曼成像。