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臺(tái)灣師范大學(xué)Nai-Chang Yeh等--長(zhǎng)期表面鈍化在銀上低溫直接生長(zhǎng)納米晶多層石墨烯
      包括銅和金在內(nèi)的多種過(guò)渡金屬已被成功地用作石墨烯生長(zhǎng)的基底。另一方面,在銀上生長(zhǎng)石墨烯一直具有挑戰(zhàn)性,因此,迄今為止尚未實(shí)現(xiàn)通過(guò)將石墨烯和銀結(jié)合用于改善電極穩(wěn)定性和增強(qiáng)有機(jī)發(fā)光二極管和生物傳感中的表面等離子體共振的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用,我們通過(guò)低溫等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)在銀上快速生長(zhǎng)納米晶多層石墨烯,X射線光電子能譜(XPS)和截面環(huán)形暗場(chǎng)掃描透射電子顯微鏡(ADF-STEM)。這些結(jié)果揭示了具有渦輪層堆疊的納米晶石墨烯結(jié)構(gòu),提出了石墨烯在銀上的PECVD生長(zhǎng)機(jī)制。多層石墨烯還可以在空氣暴露5個(gè)月后為底層銀表面提供良好的長(zhǎng)期保護(hù),防止其氧化。因此,這一發(fā)展為實(shí)現(xiàn)基于石墨烯保護(hù)的銀表面和電極以及混合石墨烯-銀等離子體的技術(shù)應(yīng)用鋪平了道路。
 
圖1.翻轉(zhuǎn)Ag/Ti/Si襯底并將其放置在樣品支架上以在Ag上直接PECVD石墨烯生長(zhǎng)的示意圖。
 
圖2:(a) PECVD石墨烯在不同生長(zhǎng)時(shí)間(5、10和15分鐘)的銀上的代表性拉曼光譜。(b)石墨烯生長(zhǎng)后轉(zhuǎn)移到SiO2靶基板上。移除石墨烯后的生長(zhǎng)襯底也與SiO2靶襯底并排包括,以證明在移除石墨烯之前石墨烯在其上的完全覆蓋。比例尺為1cm。(c)不同生長(zhǎng)時(shí)間的樣品的拉曼強(qiáng)度比I(D)/I(G)和I(2D)/I(G)。(d) 從I(d)/I(G)比率和方程式1中提取的不同樣品的石墨烯粒度。(e) 不同生長(zhǎng)時(shí)間的樣品的I(D)/I(D′)比值和(f)不同生長(zhǎng)時(shí)間樣品的2D峰的半峰全寬(fwhm)。
 
圖3.在(a)15、(b)10和(c)5分鐘的生長(zhǎng)時(shí)間下,銀樣品上PECVD石墨烯的2D峰位置“pos(2D)”與G峰位置“pos(G)”,根據(jù)Lee等人的分析,顯示所有樣品中的輕微空穴摻雜和壓縮應(yīng)變,應(yīng)變的正值對(duì)應(yīng)于拉伸應(yīng)變。
 
圖4.過(guò)CFD模擬獲得的石墨烯生長(zhǎng)翻轉(zhuǎn)襯底周圍氣體速度分布的側(cè)視圖。
 
圖5.PECVD工藝之后快速獲得的生長(zhǎng)時(shí)間為(a,e)15,(b,f)10,(c,g)5分鐘的XPS Ag 3d和O1s光譜,以及參考樣品(d,h)的XPS Ag3d和O1S光譜,顯示了PECVD工藝后所有樣品的氧化銀組分大大減少。
 
圖6.長(zhǎng)時(shí)間為(a,d)15、(b,e)10和(c,f)5分鐘的石墨烯樣品的截面ADF-STEM圖像。插圖顯示了盒裝區(qū)域內(nèi)的平均強(qiáng)度分布。橙色虛線是為了更好地揭示石墨烯層的數(shù)量。
 
圖7.PECVD生長(zhǎng)的多層石墨烯堆疊順序的TEM研究:(a)多層石墨烯樣品的平面圖的TEM圖像;(b) (a)的FFT;(c) 多層石墨烯樣品的電子衍射圖像。
 
圖8.提出了PECVD石墨烯在銀上的生長(zhǎng)機(jī)制。
 
       相關(guān)研究成果由臺(tái)灣師范大學(xué)Nai-Chang Yeh等人2023年發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces (https://doi.org/10.1021/acsami.2c21809)上。原文:Low-Temperature Direct Growth of Nanocrystalline Multilayer Graphene on Silver with Long-Term Surface Passivation。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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