In een paper gepubliceerd in nano , een team van onderzoekers van het Laboratory of Graphene Mechanics (LogM), Zhejiang-universiteit, heeft laten zien hoe de morfologische structuur van een katalytisch substraat de groei van grafeen beïnvloedt. Dit biedt meer richtlijnen voor de synthese van grafeen van hoge kwaliteit met minder domeingrenzen.

Hoe beïnvloedt de morfologische structuur van een katalytisch substraat de groei van grafeen? Vanwege de effecten van andere omgevingsparameters tijdens de groei van de chemische dampafzetting (CVD) van een grafeenkristal, deze vraag blijft onopgelost.

Echter, uitgelijnde hexagonale grafeen-eenkristallen bieden een eenvoudigere manier om het CVD-groeigedrag van grafeen-eenkristallen nabij de Cu-korrelgrenzen bloot te leggen, en bewijzen dat de roosteroriëntatie van grafeen niet wordt beïnvloed door deze korrelgrenzen en alleen wordt bepaald door het Cu-kristal waarop het is genucleëerd.

Een team van onderzoekers van het Laboratory of Graphene Mechanics (LogM), Zhejiang-universiteit, heeft een duidelijke irrelevantie aangetoond voor de CVD-groei van een grafeen eenkristal met de kristalliniteit van het gegroeide substraat nadat het was genucleëerd, en bewezen dat de roosteroriëntatie van een grafeen eenkristal op Cu alleen wordt bepaald door de Cu-korrel waarop het is genucleëerd.

Met behulp van omgevingsdruk (AP) CVD in plaats van lagedruk (LP) CVD-methode en zorgvuldig aangepaste groeiparameters, hexagonale grafeen-eenkristallen tot millimeterschaal en zigzagrandstructuren zijn met succes verkregen op polykristallijne Cu-oppervlakken. Vanwege dergelijke hexagonale grafeenmonsters met roosteroriëntaties die direct en eenvoudig kunnen worden bepaald door ogen of optische microscopie in plaats van elektronenmicroscopie, het CVD-groeigedrag van een grafeen eenkristal op het Cu-korrelterras en nabij de korrelgrenzen is grotendeels vereenvoudigd, die verder kan worden samengevat met een model dat uitsluitend betrekking heeft op de Cu-kristallografische structuur.

Hun resultaten toonden aan dat voor een grafeen eenkristal gegroeid op Cu, de roosteroriëntatie wordt bepaald door de bindingsenergie van de kern en het onderliggende substraat, waarschijnlijk door een Cu-stap-gehechte nucleatiemodus, en blijft onveranderd tijdens het volgende expansieproces met aanhoudende inkomende voorlopers. De waterstofstroom in de voorloper helpt de rand van de gevormde kern te beëindigen met een H-beëindigde structuur en ontkoppeld van het substraatoppervlak. Wanneer de uitzetting van het grafeen eenkristal de Cu-korrelgrens bereikt, de Cu-korrelgrens en de naburige Cu-korrel zullen de roosteroriëntatie en uitzettingsrichting van dit grafeen-eenkristal niet veranderen.

De LogM onderzoekt momenteel de nieuwe mechanische eigenschappen van tweedimensionale zoals grafeen en overgangsmetaal dichalcogeniden, voor een beter begrip van hun fundamentele fysica en veelbelovende toepassingen. De belangrijkste onderzoeksthema's zijn de gecontroleerde synthese van tweedimensionale materialen, de nieuwe transfertechnieken met minder defecten en naar willekeurige substraten, het experimenteel testen van de mechanische eigenschappen, en mechanische elektrische apparaten.