大面積石墨烯的轉移是技術應用開發(fā)中的關鍵步驟，特別是當其結構完整性和物理特性至關重要時。盡管科學界為提高轉移協(xié)議的可擴展性和清潔度付出了巨大的努力，但較少的研究集中在導致裂紋、皺紋、皺褶、褶皺和機械應變形成的基本機制上，這些機制嚴重阻礙了過程的可靠性。在這里，我們描述了用作石墨烯化學氣相沉積（CVD）催化劑的銅的表面形態(tài)如何顯著影響（i）轉移過程的可靠性、（ii）石墨烯的平面狀態(tài)以及（iii）石墨烯一旦轉移的物理性質到設備兼容的基板上。我們系統(tǒng)地比較了表面粗糙度跨越2個數(shù)量級的Cu箔、多晶Cu膜和外延Cu膜中高結晶度石墨烯的轉移。我們的結果表明，無論采用何種轉移方法，Cu模板的表面形態(tài)都是導致文獻中報道的非最佳轉移結果和物理性能差異的主要原因之一。這些發(fā)現(xiàn)提供了寶貴的見解，在考慮將石墨烯集成到功能性應用中時，鼓勵使用替代性基材。
Figure 1. 石墨烯生長后銅箔（左欄），多晶銅膜（中欄）和外延銅膜（右欄）的銅表面形態(tài)比較。上圖：經(jīng)過輕微氧化的光學顯微鏡圖像。中間：3D光學輪廓儀圖像。底部：沿中間3D輪廓中顯示箭頭的2D截面。
Figure 2. 比較在銅箔（上圖）和薄銅膜（下圖）上生長的轉移石墨烯。左列：室溫下干燥24小時后，在SiO
2/Si上的PMMA/Gr。中列：將PMMA/Gr在110°C退火1小時后，在SiO
2/Si上的PMMA/Gr。右列：重新沉積新鮮的PMMA并除去丙酮中的PMMA后，在SiO
2/Si上的石墨烯。
Figure 3. 左列：室溫下干燥24小時后，PMMA/Gr沉積在SiO
2/Si上。中列：重新沉積新鮮的PMMA并除去丙酮中的PMMA后，在SiO
2/Si上的石墨烯。右列：去除PMMA后沉積在SiO
2/Si上Gr的透鏡內(nèi)SEM圖像。底部：頂部圖像中以黑色正方形表示的區(qū)域的放大率更高的圖像。
Figure 4. 上圖：轉移到SiO
2/Si襯底上后，在Cu箔（左列）、多晶Cu膜（中列）和外延Cu膜（右列）上生長的石墨烯的AFM圖像。中圖：在銅箔、多晶銅膜和外延銅膜上生長的石墨烯的暗視場光學圖像。底圖：中圖虛線正方形區(qū)域的高倍放大暗場光學圖像。
相關研究成果于2020年由賓夕法尼亞州立大學Benjamin Huet課題組，發(fā)表在Carbon（doi.org/10.1016/j.carbon.2020.02.074）上。原文：Fundamental limitations in transferred CVD graphene caused by Cu catalyst surface morphology。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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