在電子和光電子領域中，研究開發具有強抗氧化能力的晶圓級單晶石墨烯是至關重要的。盡管化學氣相沉積(CVD)生長石墨烯方面已經取得了顯著的進展，但是生產具有高結晶度和優異抗氧化性的晶片級石墨烯仍然是一個挑戰。在這里，通過常壓化學氣相沉積法，在孿晶鉑(111) （T-Pt，面內旋轉60°）薄膜上外延生長了6英寸的單晶石墨烯。結果表明，在高溫空氣條件下(> 500 ℃), T-Pt上外延生長石墨烯，具有快速的生長速率和超高的穩定性。密度泛函理論計算表明，孿晶鉑(1 1 1)表面不會改變石墨烯成核的優先取向，從而在鉑襯底上形成高度排列的石墨烯疇。此外，石墨烯的邊緣生長不受鉑孿晶界的限制，這是石墨烯單晶快速生長的原因。該工作為制備具有優異抗氧化性的晶圓級單晶石墨烯單層提供了可靠的途徑，并闡明了石墨烯疇在孿晶鉑襯底上的定向生長機制。
Figure 1. 在鉑襯底上生長6英寸單晶石墨烯。(a)生長單晶石墨烯的示意圖。（b-d）石墨烯分別在鉑薄膜上生長5、10和20分鐘的掃描電鏡圖像。（e）Pt/Al2O3上生長6英寸單晶石墨烯的照片。(f)拉曼光譜。（g）石墨烯在Pt、CuNi和Cu薄膜上的覆蓋率。
.png)
Figure 2. 退火后T-Pt薄膜的表征。（a）掃描電鏡圖像。（b-c）原子力顯微鏡圖像。(d) EBSD面外掃描圖。（e）EBSD面內掃描圖。(f)鉑的取向分布。(g) 孿晶域的尺寸分布。（h）退火后Pt膜的XRD圖。
Figure 3. T-Pt基底上生長單晶石墨烯的表征。（a-c）SEM圖和選取衍射圖（ASED）。（d）石墨烯疇的晶體取向統計圖。(e) 氫氣刻蝕后T-Pt表面上連續石墨烯的SEM圖像。（d）蝕刻孔邊緣取向統計圖。
Figure 4．(a) C24團簇的相對能量與Pt(1 1 1)表面的旋轉角度的函數關系，（b）C24團簇具有相同的取向示意圖，（c）C的典型原子構型，（d）碳的相對邊緣形成能量。
Figure 5. 石墨烯在Pt、CuNi和Cu膜表面的抗氧化性。（a-c）Pt膜上的石墨烯在400°，500°退火10分鐘前后的掃描電鏡圖像。（d）對應的拉曼光譜。（e-g）CuNi膜上的石墨烯在300°，400°退火10分鐘前后的OM圖像。（h）對應的拉曼光譜。（i-k）Cu膜上的石墨烯在200°，300°退火10分鐘前后的OM圖像。（l）對應的拉曼光譜。
該研究工作由中科院上海微系統與信息技術研究所Guanghui Yu課題組于2021年發表在Carbon期刊上。原文：Epitaxial growth of wafer scale antioxidant single-crystal graphene on twinned Pt(11 1)。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
.jpg)
