Small:液态铜表面孪晶石墨烯的生长和选择性刻蚀

以液态铜表面的石墨烯生长为例,孪晶石墨烯的生长已被成功演示,其中所有的GBs都是超长的直孪晶边界。此外,在石墨烯中发现了明确定义的孪晶界(TBs),由于氢原子优先吸附在高能孪晶上,因此可以通过氢气选择性刻蚀。这项研究揭示了2D材料在生长过程中GBs的形成机制,并为生长具有可控GBs的各种2D纳米结构铺平了道路。

Small:液态铜表面孪晶石墨烯的生长和选择性刻蚀

成果介绍

尽管二维(2D)材料中的晶界(GBs)已被广泛观察和表征,但它们的形成机制仍未得到解释。

有鉴于此,近日,韩国蔚山国立科学技术学院丁峰教授和Zonghoon Lee(共同通讯作者)等利用一个通用的模型,阐明了2D材料生长过程中GBs的形成机制。基于该模型,提出了一种在液态衬底上合成孪晶2D材料的通用方法。以液态铜表面的石墨烯生长为例,孪晶石墨烯的生长已被成功演示,其中所有的GBs都是超长的直孪晶边界。此外,在石墨烯中发现了明确定义的孪晶界(TBs),由于氢原子优先吸附在高能孪晶上,因此可以通过氢气选择性刻蚀。这项研究揭示了2D材料在生长过程中GBs的形成机制,并为生长具有可控GBs的各种2D纳米结构铺平了道路。

图文导读

Small:液态铜表面孪晶石墨烯的生长和选择性刻蚀

图1. 2D材料生长过程中GBs形成的示意图。

Small:液态铜表面孪晶石墨烯的生长和选择性刻蚀

图2. 液态铜表面上生长的石墨烯岛中晶界的表征。

Small:液态铜表面孪晶石墨烯的生长和选择性刻蚀

图3. 在液态铜表面上生长的多晶石墨烯岛中刻蚀孔的表征和分析。

Small:液态铜表面孪晶石墨烯的生长和选择性刻蚀

图4. 石墨烯GB的刻蚀机理。

Small:液态铜表面孪晶石墨烯的生长和选择性刻蚀

图5. 示意图显示了在θ=17.9°和46.8°的石墨烯晶界处形成刻蚀孔的动力学Wulff结构。

文献信息

Growth and Selective Etching of Twinned Graphene on Liquid Copper Surface

(Small, 2021, DOI:10.1002/smll.202103484)

文献链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b08834

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