Observing graphene grow: catalyst-graphene interactions during scalable graphene growth on polycrystalline copper.
Observing graphene grow: catalyst-graphene interactions during scalable graphene growth on polycrystalline copper.
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DOI：
10.1021/nl4023572
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发表时间：
2013-10-09
期刊：
影响因子：
10.8
通讯作者：
Hofmann S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kidambi PR;Bayer BC;Blume R;Wang ZJ;Baehtz C;Weatherup RS;Willinger MG;Schloegl R;Hofmann S
互补的原位 X 射线光电子能谱 (XPS)、X 射线衍射和环境扫描电子显微镜用于对技术上重要的多晶铜催化剂上的整个石墨烯化学气相沉积过程进行指纹识别，以解决目前对潜在的基本生长机制和催化剂相互作用缺乏了解的问题。在高温碳氢化合物暴露过程中，石墨烯直接在金属铜上形成，相应的 C1s XPS 核心能级特征的结合能上升表明铜催化剂和生长的石墨烯之间存在耦合。在某些条件下，Cu 中吸收的少量碳可以在冷却时表现为碳沉淀。生长后，即使在室温下，暴露于环境空气也会通过（可逆）氧嵌入将石墨烯与铜解耦。讨论了这些动态相互作用对于石墨烯生长、加工和设备集成的重要性。
Complementary in situ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffractometry, and environmental scanning electron microscopy are used to fingerprint the entire graphene chemical vapor deposition process on technologically important polycrystalline Cu catalysts to address the current lack of understanding of the underlying fundamental growth mechanisms and catalyst interactions. Graphene forms directly on metallic Cu during the high-temperature hydrocarbon exposure, whereby an upshift in the binding energies of the corresponding C1s XPS core level signatures is indicative of coupling between the Cu catalyst and the growing graphene. Minor carbon uptake into Cu can under certain conditions manifest itself as carbon precipitation upon cooling. Postgrowth, ambient air exposure even at room temperature decouples the graphene from Cu by (reversible) oxygen intercalation. The importance of these dynamic interactions is discussed for graphene growth, processing, and device integration.
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