Badacze ujawniają wzrost grafenu w pobliżu granic ziaren polikrystalicznego substratu

Anonim

W artykule opublikowanym w Nano zespół naukowców z Laboratorium Mechaniki Grafowej (LogM) na Uniwersytecie Zhejiang pokazał, w jaki sposób struktura morfologiczna substratu katalitycznego wpływa na wzrost grafenu. Zapewnia to więcej wskazówek dotyczących syntezy wysokiej jakości grafenu o mniejszej granicy domen.

W jaki sposób struktura morfologiczna substratu katalitycznego wpływa na wzrost grafenu? Ze względu na wpływ innych parametrów środowiskowych podczas wzrostu chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) kryształu grafenu, to pytanie pozostaje nierozwiązane.

Jednak wyrównane heksagonalne monokryształy grafenu dają prostszy sposób na odkrycie wzrostu grafenowego monokryształów CVD w pobliżu granic ziaren miedzi i udowodnienie, że granica tych ziaren nie ma wpływu na orientację siatki grafenu i jest określana tylko za pomocą kryształu Cu jest zarodkowany.

Zespół naukowców z Laboratorium Mechaniki Grafowej (LogM) na Uniwersytecie Zhejiang wykazał wyraźną nieistotność wzrostu CVD pojedynczego kryształu grafenu z krystalicznością wyhodowanego substratu po jego nukleacji i udowodnił, że orientacja sieci krystalicznej pojedynczy kryształ grafenu na Cu jest określony tylko przez ziarno miedzi, które zostało zarodkowane.

Stosując CVD z ciśnieniem otoczenia (AP) zamiast metody niskiego ciśnienia (LP) CVD i starannie dostosowanych parametrów wzrostu, z powodzeniem uzyskano sześciokątne grafenowe monokryształy do ​​skali milimetrowej i zygzakowate struktury krawędziowe na polikrystalicznych powierzchniach Cu. Dzięki takim heksagonalnym próbkom grafenu o orientacji sieci krystalicznej, które można bezpośrednio i prosto określić za pomocą oczu lub mikroskopii optycznej zamiast mikroskopii elektronowej, zachowanie wzrostu CVD pojedynczego kryształu grafenu na tarasie ziarna Cu i w pobliżu granic ziaren jest w dużym stopniu uproszczone. można dalej podsumować za pomocą modelu, który odnosi się wyłącznie do struktury krystalograficznej Cu.

Ich wyniki pokazały, że dla pojedynczego kryształu grafenu wyhodowanego na Cu, jego orientacja sieci jest określona przez energię wiązania jej jądra i leżącego poniżej substratu, prawdopodobnie w procesie zarodkowania z przyłączonym krokiem Cu, i pozostaje niezmieniona podczas następującego po niej procesu rozprężania z nieprzerwane nadchodzące prekursory. Przepływ wodoru w prekursorze pomaga zakończyć brzeg utworzonego jądra o strukturze zakończonej H i odsprzęgnięty od powierzchni substratu. Gdy ekspansja pojedynczego kryształu grafenu osiągnie granicę ziaren Cu, granica ziaren miedzi i sąsiadujące ziarno Cu nie zmieni orientacji sieci i kierunku ekspansji tego pojedynczego kryształu grafenu.

LogM obecnie bada nowe właściwości mechaniczne dwuwymiarowe, takie jak obejmujące grafen i dichalkogenidy metalu przejściowego, w celu lepszego zrozumienia ich podstawowej fizyki i obiecujących zastosowań. Jego główne tematy badawcze obejmują kontrolowaną syntezę materiałów dwuwymiarowych, nowe techniki przenoszenia z mniejszymi defektami i arbitralnymi substratami, eksperymentalne testowanie właściwości mechanicznych i urządzeń mechanoelektrycznych.

menu
menu