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CVD法制备无吸附层的单层单晶石墨烯


文章作者:www.telehotels.net.cn 发布时间:2019-10-20 点击:1064



我要分享的石墨烯联盟2010.9.99

化学气相沉积(CVD)是目前制造大面积石墨烯的最有前途的方法,因为它可以在Cu箔上产生大面积膜并将其转移到任何基材上以供进一步研究或使用。然而,这种方法还面临两个主要挑战:(i)在大面积上实现非吸收层(例如,单层或双层)。 (ii)由于晶界的存在降低了石墨烯的载流子迁移率,热导率和机械强度,因此实现了大面积单晶石墨烯的生长。

最近,韩国蔚山国立科学技术学院的Rodney S. Ruoff教授研究了自制的Cu(111)箔片为基础,氩气为载气,甲烷为碳源,生长在铝箔的表面上。单层单晶石墨烯,面积大,无吸附层。通过同位素标记法研究了吸附层的机理。基于此,提出了一种有效避免吸附层产生的处理方法。

首先,将所购买的多晶Cu箔在1060℃下长时间退火以获得单晶Cu(111)箔。 1是自制的单晶Cu(111)箔和原始Cu箔EBSD。数字。在相同的生长条件下,通过CVD法在单晶Cu(111)箔和原始多晶Cu箔的表面上生长石墨烯。如图2所示,单晶Cu(111)箔的表面生长为没有吸附层。石墨烯层(除皱褶位置外)和多晶铜箔表面在每个石墨烯岛的中心都有一个吸附层(图2c)。图2(d)显示了多晶铜箔表面上的石墨烯均匀性差。在保持其他条件的同时,通过12C和13C同位素标记确定了吸附层的原因。发现多晶铜箔表面上的吸附层与顶层上的单层石墨烯一起生长,而吸附层的碳源来自多晶铜。在箔内,该碳可能来自铜箔高温轧制时辊上使用的烃基油,并且还发现铜箔内的碳仅参与石墨烯的成核,并且这些岩心的进一步增长主要归因于甲烷。提供碳溶液。相反,在单晶Cu(111)箔的表面上没有发现吸附层,并且通过长时间退火原始多晶Cu箔获得了单晶Cu(111)箔,因此该小组认为那是更原始的。结晶铜箔退火可以消除铜箔内部的碳,他们通过实验验证了这一想法。如图3所示,在相同条件下,经过18小时高温退火的多晶Cu箔可以在没有吸附层的情况下生长。面积单层石墨烯。最后,他们还使用偏光显微镜(POM)证明了原始多晶Cu箔表面的石墨烯是多晶的,而Cu(111)箔表面的石墨烯是单晶的(图4)。

图1.(a)单晶Cu(111)箔和(b)多晶Cu箔的EBSD模式

图2.(a),(c)CVD和单晶和多晶Cu箔的转移后表面上石墨烯的二维FWHM拉曼图; (b),(d)对应的拉曼点扫描图案

图3.(a)退火,CVD和多晶Cu箔转移后的石墨烯二维FWHM拉曼图,以及(b)相应的拉曼斑点扫描图案

图4.(a)原始多晶Cu箔表面上的石墨烯和(b)单晶Cu(111)箔表面上的石墨烯的偏振显微图像

这项工作表明,可以在单晶Cu(111)箔的表面上实现大面积无吸附层的单层单晶石墨烯的制备。通过延长原始多晶Cu箔的高温退火,显着减少了内部的杂质碳,从而实现了在多晶Cu箔的表面上没有吸附层的单层石墨烯的生长。

相关论文:

罗达,王美慧,李云清,金昌植,Ka Man Yu,金Yo汉,韩慧俊,申亨俊和罗德尼鲁夫。在Cu(111)箔上生长的无添加剂大面积单晶石墨烯。先进材料31(2019)。

文章来源:石油实验室

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化学气相沉积(CVD)是目前制造大面积石墨烯的最有前途的方法,因为它可以在Cu箔上产生大面积膜并将其转移到任何基材上以供进一步研究或使用。然而,这种方法还面临两个主要挑战:(i)在大面积上实现非吸收层(例如,单层或双层)。 (ii)由于晶界的存在降低了石墨烯的载流子迁移率,热导率和机械强度,因此实现了大面积单晶石墨烯的生长。

最近,韩国蔚山国立科学技术学院的Rodney S. Ruoff教授研究了自制的Cu(111)箔片为基础,氩气为载气,甲烷为碳源,生长在铝箔的表面上。单层单晶石墨烯,面积大,无吸附层。通过同位素标记法研究了吸附层的机理。基于此,提出了一种有效避免吸附层产生的处理方法。

首先,将所购买的多晶Cu箔在1060℃下长时间退火以获得单晶Cu(111)箔。 1是自制的单晶Cu(111)箔和原始Cu箔EBSD。数字。在相同的生长条件下,通过CVD法在单晶Cu(111)箔和原始多晶Cu箔的表面上生长石墨烯。如图2所示,单晶Cu(111)箔的表面生长为没有吸附层。石墨烯层(除皱褶位置外)和多晶铜箔表面在每个石墨烯岛的中心都有一个吸附层(图2c)。图2(d)显示了多晶铜箔表面上的石墨烯均匀性差。在保持其他条件的同时,通过12C和13C同位素标记确定了吸附层的原因。发现多晶铜箔表面上的吸附层与顶层上的单层石墨烯一起生长,而吸附层的碳源来自多晶铜。在箔内,该碳可能来自铜箔高温轧制时辊上使用的烃基油,并且还发现铜箔内的碳仅参与石墨烯的成核,并且这些岩心的进一步增长主要归因于甲烷。提供碳溶液。相反,在单晶Cu(111)箔的表面上没有发现吸附层,并且通过长时间退火原始多晶Cu箔获得了单晶Cu(111)箔,因此该小组认为那是更原始的。结晶铜箔退火可以消除铜箔内部的碳,他们通过实验验证了这一想法。如图3所示,在相同条件下,经过18小时高温退火的多晶Cu箔可以在没有吸附层的情况下生长。面积单层石墨烯。最后,他们还使用偏光显微镜(POM)证明了原始多晶Cu箔表面的石墨烯是多晶的,而Cu(111)箔表面的石墨烯是单晶的(图4)。

图1.(a)单晶Cu(111)箔和(b)多晶Cu箔的EBSD模式

图2.(a),(c)CVD和单晶和多晶Cu箔的转移后表面上石墨烯的二维FWHM拉曼图; (b),(d)对应的拉曼点扫描图案

图3.(a)退火,CVD和多晶Cu箔转移后的石墨烯二维FWHM拉曼图,以及(b)相应的拉曼斑点扫描图案

图4.(a)原始多晶Cu箔表面上的石墨烯和(b)单晶Cu(111)箔表面上的石墨烯的偏振显微图像

这项工作表明,可以在单晶Cu(111)箔的表面上实现大面积无吸附层的单层单晶石墨烯的制备。通过延长原始多晶Cu箔的高温退火,显着减少了内部的杂质碳,从而实现了在多晶Cu箔的表面上没有吸附层的单层石墨烯的生长。

相关论文:

罗达,王美慧,李云清,金昌植,Ka Man Yu,金Yo汉,韩慧俊,申亨俊和罗德尼鲁夫。在Cu(111)箔上生长的无添加剂大面积单晶石墨烯。先进材料31(2019)。

文章来源:石油实验室

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