Прямой рост графена на изоляторе с использованием жидкого предшественника с помощью углеродной нанотрубки в промежуточном наноструктурированном состоянии

Введение

Синтез высококачественного графена на изоляторах очень желателен для разработки электронных устройств на основе графена, чтобы избежать вредных металлических эффектов, вызываемых традиционным металлическим каталитическим выращиванием графена с использованием химического осаждения из паровой фазы (CVD) [1,2,3,4] . Одним из потенциальных методов достижения роста графена на изоляторе является введение металлического катализатора в паровую фазу, что недавно было продемонстрировано Teng et al. [5] и Kim et al. [6]. Металлический катализатор в паровой фазе будет реагировать с предшественником углерода в газовой фазе, а также на поверхности изолирующей подложки, что приведет к образованию высококачественного однородного графена. Другой способ - выращивать графен непосредственно на диэлектрических изоляторах без использования металлического катализатора, что является очень необходимой техникой для его электронного применения. В последнее время многие исследовательские группы занимались прямым выращиванием графена на различных диэлектрических подложках, включая гексагональный нитрид бора (h-BN) [7, 8], стекло [9,10,11], кварц [12], сапфир [13, 14]. ], Si ₃ N ₄ [15,16,17], SiO ₂ [18,19,20,21] и диэлектрики с высоким k, такие как MgO [22, 23], ZrO ₂ [23], и TiO ₂ [24] с использованием химического осаждения из паровой фазы без использования металлических катализаторов. Однако графен, выращенный на указанных выше подложках, имеет низкое качество, которое не сравнимо ни с качеством графена, выращенного на металлических подложках, таких как Ni [1] и Cu [3], ни с эпитаксиальным графеном на SiC [25]. Более того, механизм роста графена в вышеуказанных системах также не совсем понятен.

Помимо газообразного прекурсора, выращивание графена с использованием более широкого разнообразия потенциальных исходных материалов, таких как твердые и жидкие углеводороды, очень востребовано для удовлетворения его технологического применения. За последние 5 лет многие группы синтезировали графен с использованием твердого и жидкого углеводородного сырья, отличного от метана, с использованием пересмотренного метода CVD [26,27,28,29]. В указанных выше работах для зарождения графена использовались металлические катализаторы. Более того, синтез высококачественного графена с использованием вышеуказанного углеводородного сырья требует глубокого понимания механизма роста. Недавно Zhao et al. Продемонстрировали монослойный графен на Cu с использованием жидкого углеводорода, то есть этанола. [30], где сообщается, что механизм роста является самоограничивающимся. Идея выбора этанола в качестве источника углерода заключается в его следующих преимуществах, включая экологичность, сравнительно более дешевый, простой в использовании и менее воспламеняемый, чем метан высокой чистоты, что делает производство графена более доступным [28]. Используя этанол в качестве источника углерода, высококачественный однослойный графен с I _D / Я _G ~ 0,04 при более низкой температуре реакции ~ 800 ° C было получено Zhao et al. [30], что указывает на то, что этанол вытягивает метан при синтезе графена на медной фольге методом химического осаждения из паровой фазы. Хотя многие группы сообщили о механизме роста графена на изоляторах с использованием метана [13, 31] и графена на металлических подложках с использованием твердого и жидкого углеводородного сырья [26, 27, 30], но исчерпывающий механизм роста графена непосредственно на изоляторе с использованием жидкости Углеводородное сырье отсутствует в современных исследованиях и требует дальнейшего изучения.

В настоящей работе я предлагаю новую технику выращивания, которая позволяет напрямую формировать монослойный или многослойный графен на SiO ₂ используя этанол в качестве прекурсора углерода в CVD, и систематически исследовать процесс его роста в зависимости от температуры отжига и различных затравочных слоев. Основная особенность механизма роста включает следующие этапы:(1) разложение жидкого углеводорода в газовой фазе; (2) графитизация атомов углерода на поверхности оксида кремния с образованием промежуточных фаз, включая углеродные нанокластеры и углеродные нанотрубки (УНТ); (3) травление водородом при повышенной температуре, которое приводит к образованию графитовой наноленты, которая действует как центры зародышеобразования для роста графена; и (4) комбинация этих графитовых нанолент для образования непрерывных высококачественных графеновых пленок после продолжительного времени отжига.

Методы

Рост графена на SiO ₂

Рост графена на диоксиде кремния осуществляли методом химического осаждения из паровой фазы при атмосферном давлении (APCVD) с использованием этанола в качестве жидкого углеводородного сырья в качестве источника углерода. Перед выращиванием, пластина SiO ₂ размером 300 нм Подложки / Si очищали ацетоном и изопропиловым спиртом (IPA) с обработкой ультразвуком, а затем N ₂ продувка газом. Эти подложки помещали в восходящий поток газа и нагревали до 1100 ° C со скоростью нагрева 10 ° C / мин в присутствии H ₂ (40 см3) и аргон (250 см3) при атмосферном давлении. При этой температуре подложки выдерживали 5–10 мин для поддержания температурной стабильности, после чего следовала стадия роста графена в течение 5 мин. Во время этой стадии роста газ-носитель Ar (10 sccm) пропускался через U-образную кварцевую трубку, содержащую этанол, для переноса углеводородных паров в горизонтальную кварцевую трубку (зону реакции) в CVD, как показано в Дополнительном файле 1:Рисунок S1. Этот эксперимент был повторен для роста в течение 10, 15 и 60 минут соответственно с последующим охлаждением до комнатной температуры для получения непрерывной пленки графена на SiO ₂ субстраты.

Для роста графена с помощью затравочного слоя SiO ₂ подложки были покрыты различными затравочными материалами, такими как расслоенный графен, древесный уголь, графен с электронно-циклотронным резонансом (ЭЦР) и графен CVD перед выращиванием, а газ-носитель Ar (4 sccm) подавался при 1100 ° C в течение 1 часа роста. После выращивания образцы были охарактеризованы с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света, которая выявляет характерные особенности выращенных углеродных наноструктурированных пленок, включая УНТ и графен, а также позволяет идентифицировать однослойный и многослойный графен. Другие методы характеризации, включая просвечивающую электронную микроскопию (ПЭМ), сканирующую электронную микроскопию (СЭМ) и рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (XPS), были использованы для изучения кристалличности, морфологии поверхности и анализа состава предварительно приготовленных слоев графена.

Рост количества ECR-CVD-графена для слоя семян

Коммерчески доступный 300-нм SiO ₂ Подложка / Si сначала была очищена в ацетоне, изопропиловом спирте и деионизированной воде. После очистки подложка была помещена в камеру ECR-CVD. Схема камеры ECR-CVD показана в Дополнительном файле 1:Рисунок S2. Когда вакуум достигнет 1 × 10 ⁻⁶ Торр, поток Ar вводился со скоростью 5 sccm, плазма зажигалась при парциальном давлении 6 × 10 ⁻³ . Торр при 400 Вт в течение 5 мин для удаления органических остатков с поверхности подложки. Затем температуру повышали до 600 ° C в высоком вакууме. Когда температура стабилизируется, текут аргон и этилен (Ar:C ₂ H ₄ =0,3:0,15 sccm) были открыты в течение 30 с, мощность плазмы была установлена ​​на 1600 Вт с последующим отжигом в 1 sccm H ₂ поток в течение 5 мин при той же температуре. Наконец, образец охлаждали до комнатной температуры в высоком вакууме.

Результаты и обсуждение

CVD-рост графена с использованием этанола

Этанол использовался в качестве источника углерода для роста графена на SiO ₂ субстрат с использованием системы CVD на основе паров этанола, как показано в Дополнительном файле 1:Рисунок S1. Вкратце, рост графена проводили при 1100 ° C в присутствии H ₂ и Ar со скоростью потока 40 см3 и 250 см3 соответственно при атмосферном давлении. На рис. 1a – d показаны СЭМ-изображения различных углеродных наноструктур, выращенных на SiO ₂ . подложки для разного времени роста в диапазоне 5–60 мин, и их характерные спектры микро-комбинационного рассеяния показаны на рис. 1e – h. При 5-минутном росте наблюдается формирование углеродных наночастиц, представленных большими и маленькими белыми кружками (рис. 1а). Эти наночастицы имеют аморфную природу, что подтверждается спектром комбинационного рассеяния света (рис. 1e) [32]. На вставке показана рамановская особенность в диапазоне частот 50–300 см ⁻¹ . . Когда время роста увеличивается до 10 минут, некоторые углеродные наночастицы превращаются в УНТ, как это видно на рис. 1b. Расщепление пика комбинационного рассеяния G происходит на отметке 1560 см ⁻¹ . (Рис. 1f) отмечены звездочкой, что связано с особенностями спирали С-сети и, как предполагается, является характеристикой УНТ [33, 34]. Кроме того, наблюдение пика сильной радиальной дыхательной моды (RBM) около 150 см ⁻¹ подтверждает образование одностенных углеродных нанотрубок (ОСУНТ) [35, 36]. После 15-минутного роста наблюдается полное превращение УНТ в графен, который проявляется с некоторыми дефектными структурами, что подтверждается высокой интенсивностью пика D (рис. 1g). Белые области на СЭМ-изображении соответствуют одно- или многослойному графену, где черные области являются подложкой. Когда время роста увеличилось до 60 минут, на СЭМ-изображении наблюдалось полное покрытие графена с меньшим количеством дефектов (рис. 1d). Кроме того, спектры комбинационного рассеяния также подтвердили образование графена с относительно низким дефектом в результате уменьшения интенсивности пика D (рис. 1h).

СЭМ-изображения углеродных наноструктур, выращенных непосредственно на диоксиде кремния при 1100 ° C для времени роста a 5 мин, b 10 мин, c 15 мин. И д 60 мин. е - ч Их соответствующие рамановские спектры в диапазоне частот от 1200 до 2800 см ⁻¹ . Рамановские особенности в диапазоне частот 50–300 см ⁻¹ показаны на вставках в e - ч . Разделение диапазона G в f около 1560 см ⁻¹ отмечены звездочкой, и наличие пика RBM около 150 см ⁻¹ указывает на образование SWCNT

Кроме того, рост проводили при более высокой температуре роста, составляющей 1150 ° C, с использованием уменьшенного потока газа-носителя (Ar), равного 3 sccm. На рис. 2a – d представлены СЭМ-изображения графена, выращенного при разном времени роста в диапазоне от 2 до 10 ч, а их характерные рамановские спектры показаны на рис. 2e – h. За короткое время роста (2 часа) подложка покрыта очень небольшим количеством графеновых хлопьев, наблюдаемых как по данным СЭМ, так и по данным комбинационного рассеяния. Когда период роста увеличивается до 4, 8 и 10 часов, плотность графеновых чешуек увеличивается, и подложка заполняется в основном однослойным покрытием (хлопья с белым контрастом) и небольшим двухслойным покрытием (хлопья с белым и черным контрастом), так как подтверждено их рамановским анализом ( I _2D / Я _G ~ 1,5). Но в I нет систематических изменений _2D / Я _G соотношение, а также плотность хлопьев, наблюдаемых после 4 часов роста. Нижняя панель рис. 2i иллюстрирует некоторые СЭМ-изображения чешуек графена с большим увеличением, взятые из рис. 2d, где чешуйки графена гексагональной формы полностью видны в двух- и трехслойных областях. Вышеупомянутое наблюдение показывает, что более длительное время роста увеличивает плотность зарождения графена с последующим насыщением по прошествии определенного порогового времени, что означает, что затравочных участков для зародышеобразования мало, и они достигают насыщения после начального роста. Хотя выход выращивания графена с использованием этого метода составляет ~ 80%, что намного меньше, чем у CVD-графена, выращенного с использованием газообразного прекурсора (~ 95%) [3], но он имеет преимущество с точки зрения выращивания графена без катализатора непосредственно на изолирующий субстрат, который позволяет избежать сложного процесса переноса после роста.

СЭМ-изображения графена, выращенного непосредственно на диоксиде кремния при 1150 ° C для времени роста a 2 ч., б 4 ч., c 8 ч. И д 10 ч. Их характерные рамановские спектры показаны на e . - ч . Я _2D / Я _G Соотношение для графена, выращенного за 4, 8 и 10 часов, оценивается в 1,56, 1,47 и 1,39 соответственно. Нижняя панель i представляет некоторые СЭМ-изображения двухслойных и трехслойных графеновых чешуек с большим увеличением, полученные из d . Зерна большего размера и меньшего контраста являются первыми слоями графена, а зерна меньшего размера и более высоким контрастом соответствуют второму и третьему слоям. Масштабная линейка одинакова для всех

На рис. 3 показано ПЭМ-изображение с малым увеличением чешуйки графена, полученное при 1150 ° C в течение 4 ч (рис. 2b), которое состоит как из однослойных, так и из двухслойных областей с некоторыми дефектами. Однослойный графен (показан в правой части) состоит из гексагональных углеродных решеток, что можно увидеть из преобразования Фурье электронной дифракционной картины (правая панель) с большим I _2D / Я _G отношение (1,88), наблюдаемое из спектра комбинационного рассеяния. Левая часть изображения просвечивающего электронного микроскопа содержит муаровые паттерны в результате несовпадения вращения двух слоев графена [37]. Кроме того, преобразование Фурье и I _2D / Я _G отношение (~ 1,26), наблюдаемое из спектра комбинационного рассеяния (левая панель), иллюстрирует двухслойность графеновых слоев.

ПЭМ-анализ хлопьев графена, выращенных методом химического осаждения из паровой фазы из этанола, полученного с 4-часовым временем роста, взятым из рис. 2b. Изображение ПЭМ высокого разрешения, показывающее как монослойные, так и двухслойные области, разделенные отмеченной линией. Область монослоя содержит дефекты, которые локализуются. В двухслойной области отчетливо видны муаровые паттерны в результате перекоса двух слоев графена. Правая и левая панели изображения ПЭМ отображают преобразование Фурье электронограмм 1L и 2L графена. Электронограммы монослоя и двухслойного графена с гексагональной выбранной областью демонстрируют хорошую кристалличность. Их характерные рамановские спектры показаны на нижней панели с помощью I . _2D / Я _G соотношение 1,88 и 1,26 для 1 л и 2 л соответственно

Механизм роста графена на SiO ₂

Основываясь на вышеизложенном наблюдении, я предлагаю следующий механизм роста графена из этанола, как показано на рис. 4. Различные наноструктуры на основе углерода, такие как углеродные наночастицы, смесь УНТ и углеродных наночастиц, многослойный графен (MLG) с дефектами и моно-наноструктуры. до многослойного графена эволюционирует за время роста 5, 10, 15 и 60 минут соответственно. Этап 1 начинается с термического разложения паров этанола при атмосферном давлении и повышенной температуре (~ 700 ° C), что энергетически способствует образованию газообразного этилена и воды в соответствии со следующей реакцией [38]:

Схематическое изображение механизма роста графена на SiO ₂ из этанола. Нижняя панель изображает эволюцию углеродных наноструктур, включая углеродные наночастицы, смесь УНТ и углеродных наночастиц, многослойный графен (MLG) с некоторыми дефектами и однослойный или многослойный графен для времени роста 5, 10, 15 и 60. мин соответственно

H ₂ газ помогает в дальнейшем разложении этилена на атомы углерода и водорода. Относительно большая энергия адсорбции жидкого прекурсора по сравнению с газообразным прекурсором предполагает, что здесь более актуален процесс роста, опосредованный захватом [27]. Кроме того, края ступенек SiO ₂ субстрат (см. Дополнительный файл 1:Рисунок S3) потенциально может действовать как дефектные участки, в которых атомы углерода захватываются на нем и начинают зародышеобразование, как уже обсуждалось в случае роста дихалькогенидов переходных металлов [39]. При коротком времени роста (5 мин) разложение этилена до углерода может не завершиться, и поэтому на подложке будут развиваться неупорядоченные углеводородные структуры. Когда время роста увеличивается до 10 мин, разложение указанной молекулы приближается к завершению. В этом случае некоторые атомы углерода упорядочены в спиральной конфигурации с образованием УНТ, а некоторые остаются в аморфном состоянии. Можно отметить, что рост УНТ более предпочтителен, чем разложение этанола при повышенной температуре с надлежащим потоком водорода [40, 41].

За 15 минут роста разложение, возможно, завершится, и атомы углерода соединятся друг с другом в плоскости с образованием C-C sp ² сеть называется графеновыми островами. Дальнейшее увеличение времени роста до 60 мин объясняет расширение островков графена и формирование слоев графена. Вышеупомянутый процесс роста предполагает, что для прямого выращивания графена на изоляторах методом CVD требуется высокая температура роста и длительное время осаждения по сравнению с таковыми на металлических подложках [42]. Предполагается, что оба H ₂ газ и H ₂ O удалите sp ³ сеть, а также аморфные атомы углерода, присутствующие в ней, и сохраняют только sp ² сеть для длительного роста. Этот механизм роста аналогичен синтезу поликристаллического графена на подложках из диоксида кремния с помощью кислорода [18].

Рост графена с помощью семян

Рост графена с помощью затравки уже был продемонстрирован несколькими группами [43, 44] для управления зародышеобразованием на поверхности и оптимизации качества графеновых пленок. Зарождение CVD-графена на Cu можно было контролировать с помощью полиметилметакрилата (ПММА) в качестве предварительно сформированных семян [44]. Но при получении графена непосредственно на изоляторе все еще остаются большие возможности для изучения роста графена и связанного с ним механизма с использованием различных затравочных материалов в качестве мест зарождения. Учитывая вышеуказанные аспекты, в настоящем исследовании для изучения роста графена, как показано на рис. 5, были выбраны четыре затравочных материала, включая расслоенный графен, древесный уголь, ECR-CVD-графен и CVD-графен.

Рамановские спектры графена, выращенного методом CVD, для различных затравочных материалов, включая a механически расслоенный графен, b древесный уголь, c ECR-CVD графен и d CVD графен. На вставках на рис. 5c и d показан типичный спектр комбинационного рассеяния семян графена, полученных методами ECR-CVD и CVD, соответственно

Когда механически расслоенный графен использовался в качестве затравки на SiO ₂ На подложке рамановский спектр (рис. 5а) выявляет характеристики двух- или трехслойного графена наряду с большой интенсивностью D-полосы, что указывает на то, что приготовленный графен имеет высокую плотность дефектов. Это маловероятно с предыдущим отчетом [5], где графеновая пленка показала очень низкую плотность дефектов за счет использования того же затравочного материала в синтезе CVD. Пары меди в этом случае действовали как катализатор, который контролировал скорость зародышеобразования, что приводило к получению высококачественного графена. Но в данном случае скорость зародышеобразования не контролируется, что приводит к графену с высокой плотностью дефектов. На рисунке 5b показан спектр комбинационного рассеяния графена при использовании древесного угля в качестве затравочного материала. Полученный графен по своим свойствам аналогичен предыдущему (рис. 5а) с большой плотностью дефектов.

Затем я выбрал графен, полученный методом ECR-CVD [45], в качестве затравочного материала для роста графена (рис. 5c). По сравнению с механически расслоенным графеном и графеном на основе затравок древесного угля графен на основе затравок ECR-CVD демонстрирует пониженную интенсивность D-полосы, что указывает на низкую плотность дефектов. Но стоит отметить, что спектр комбинационного рассеяния показывает большой уровень шума, который связан со степенью чистоты, как на рис. 2. Это также может быть связано с неполным или частичным ростом, приводящим к более низкому сигналу. ECR-CVD рост нанографена проводили при 600 ° C в присутствии C ₂ H ₂ и Ar с расходом (C ₂ H ₂ :Ar =0,15:0,3 sccm) в течение 30 с и мощность плазмы 1600 Вт с последующим отжигом в 1 sccm H ₂ поток в течение 5 мин. Расстояние между подложкой и плазмой поддерживалось 5 см. Подробный синтез нанографена ECR-CVD был упомянут в экспериментальной части, а его рамановская характеристика показана на вставке на рис. 5c. Наконец, CVD-графен был выбран в качестве затравки для роста графена, и его спектр комбинационного рассеяния показан на рис. 5d. Практически однослойный графен формируется с большой симметричной гауссовой двумерной интенсивностью пика ( I _2D / Я _G ~ 1,35), что свидетельствует о высоком качестве графена. Затравка графена была синтезирована при 1100 ° C в течение 1 часа роста в присутствии Ar и H ₂ поток (Ar:H ₂ =250:40 sccm) с потоком газа-носителя Ar, равным 4 sccm, и его рамановский спектр показан на вставке на рис. 5d.

XPS был использован для исследования элементного анализа приготовленного графена в данной работе. Дополнительный файл 1. На рисунке S4 показаны XPS-спектры графеновой пленки, выращенной непосредственно на SiO ₂ . при 1100 ° C в течение 1 ч. Никаких других пиков не обнаружено, кроме Si2s, Si2p, O1s и O2s, которые являются вкладом SiO ₂ . На нижнем рисунке показан спектр основного уровня C1s. Единственный узкий и симметричный интенсивный пик при 284,4 эВ с полушириной на полувысоте (FWHM) 1,91 эВ относится к sp ² -связанный атом C, что означает образование нанографена с использованием этого безметаллового метода, аналогичного предыдущей работе [5].

Рост графена как функция температуры роста

Я систематически исследовал CVD-рост графена на SiO ₂ . в зависимости от температуры роста, сохраняя другие параметры фиксированными, включая скорость потока разбавленного газа (Ar:H ₂ =235:40 sccm) и расход газа-носителя (Ar =10 sccm). Были выбраны три температуры роста (1000 ° C, 1050 ° C и 1100 ° C), и их характерные спектры комбинационного рассеяния показаны на рис. 6. Для низких температур роста, 1000 ° C и 1050 ° C, широкий 2D-пик с интенсивностью Наблюдается пик меньше G, что указывает на образование нескольких слоев графена из-за неконтролируемого случайного зарождения на голой поверхности оксида. Кроме того, наличие большой интенсивности пика D указывает на признак графена с высокой плотностью дефектов. Случайное зародышеобразование и плохая поверхностная миграция атомов углерода, по-видимому, являются основными причинами дефектов в этом процессе роста. Когда температура роста превысила 1100 ° C, качество графена оказалось хорошим с относительно большой и резкой интенсивностью 2D-пика, но пик D все еще существует там, что отражает конечную плотность дефектов. Ожидается, что высокая температура роста способствует некоторому контролируемому зарождению, которое отвечает за улучшение качества графена. Следовательно, оптимальной температурой для синтеза высококачественного графена непосредственно на SiO ₂ была принята температура 1100 ° C. при сердечно-сосудистых заболеваниях.

Микро-рамановское исследование CVD-графена, выращенного непосредственно на SiO ₂ для разных температур роста. 1000 ° C (черный), 1050 ° C (красный) 1100 ° C (синий)

Предложенный мной механизм роста графена на изоляторе основан на термическом разложении этанола с последующим контролируемым зарождением двумерных углеродных островков с образованием непрерывного нанографена через УНТ промежуточного состояния. Чтобы дополнительно подтвердить вышеприведенную гипотезу, УНТ были взяты в качестве исходного материала для графена в CVD, и их трансформация была изучена как функция времени роста, как показано в рамановском картировании (дополнительный файл 1:рисунок S5). Сначала УНТ поместили на SiO ₂ . субстрат перед выращиванием CVD, как схематически показано на рисунке верхней панели. После 5-минутного роста появляется искаженная структура УНТ, и, наконец, она превращается в законченный графен, когда время роста приближается к 10-ти минутам. Рамановское отображение RBM, 2D / G и D / G 20 × 20 мкм ² области показаны на рисунке нижней панели, показывая эволюцию структуры графена как функцию времени роста. Пик RBM, присвоенный белым прямоугольникам в рамановском отображении, является сигнатурой УНТ, которая присутствует изначально и исчезает после 10-минутного времени роста. Пик 2D / G (белые прямоугольники) низкий для УНТ и увеличивается с увеличением времени роста. Точно так же пик D / G (черные прямоугольники), который является признаком дефектов, высок для УНТ и резко уменьшается для графена (время роста 10 мин).

Выводы

Таким образом, я продемонстрировал новую технику выращивания графена непосредственно на оксидах кремния при химическом осаждении из паровой фазы с использованием этанола в качестве прекурсора углерода, отличного от метана. Разложение этанола на этилен и воду с последующим зарождением sp ² сетевой углерод на SiO ₂ Поверхность, которая действует как центр зародышеобразования, приводит к образованию чешуек нанографена через УНТ с промежуточным наноструктурированным углеродом. Рост графена систематически исследовался в зависимости от температуры отжига и затравочного слоя, и, наконец, обсуждалось его самоограничивающее поведение. Обнаружено, что более высокая температура роста и более низкий поток газа-носителя улучшают кристаллическое качество графеновых хлопьев. Графен CVD обещает быть лучшим затравочным слоем по сравнению с расслоенным графеном, древесным углем и графеном ECR для получения высококачественных графеновых хлопьев. Предлагаемый метод устраняет необходимость в металлическом катализаторе или в сложном и квалифицированном процессе переноса после выращивания и открывает путь к развитию практических приложений графена, особенно в электронике, требующей интеграции с современной технологией обработки Si.

Сокращения

AFM:

Атомно-силовая микроскопия

CNT:

Углеродные нанотрубки

CVD:

Химическое осаждение из паровой фазы

ECR-CVD:

Электронно-циклотронный резонанс-CVD

FWHM:

Половина максимальной ширины

MLG:

Многослойный графен

PMMA:

Полиметилметакрилат

RBM:

Режим радиального дыхания

SEM:

Сканирующая электронная микроскопия

SWCNT:

Одностенные углеродные нанотрубки

ТЕМ:

Просвечивающая электронная микроскопия

XPS:

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия