Ir表面上非线性石墨烯生长的原子机制
材料科学
2012-04-06 v1 化学物理
摘要
作为一种二维材料，石墨烯可以通过在合适衬底上的外延生长自然获得。生长条件的优化通常需要对生长机制有原子层面的理解。在本文中，我们通过结合第一性原理计算和动力学蒙特卡罗 (kMC) 模拟，对 Ir(111) 表面上石墨烯的生长进行了机理研究。首先检查了 Ir 表面上的小碳团簇。在平台上，拱形链构型在能量上有利，并且具有相对较高的迁移率。在台阶处，识别出一些神奇的二维紧凑结构，这些结构与成核过程明显相关。然后研究了碳物种附着到石墨烯边缘的过程。由于衬底效应，在某些边缘位点，原子碳的附着在热力学上变得不利。在这些困难位点上的石墨烯生长必须通过团簇附着进行，这是生长速率决定步骤。基于这种非均匀生长图像，通过成功分离不同时间尺度，kMC 模拟成为可能，并且很好地再现了实验观察到的非线性动力学。预测了不同石墨烯取向的不同生长速率和非线性行为，这与现有的实验结果一致。重要的是，作为源于晶格失配的现象，本案例中揭示的非均匀性预计相当普遍，并且也应在许多其他异质外延体系中发挥重要作用。
引用
@article{arxiv.1112.5698,
title = {Atomistic Mechanisms of Nonlinear Graphene Growth on Ir Surface},
author = {Ping Wu and Huijun Jiang and Wenhua Zhang and Zhenyu Li and Zhonghuai Hou and Jinlong Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1112.5698},
year = {2012}
}