图案演化表征 CVD 石墨烯生长的机制与效率
材料科学
2018-03-26 v1
摘要
生长大面积单晶单层是石墨烯合成的终极目标。在本工作中，通过单个畴区的时间演化及其在基底上的表面覆盖率，探讨了石墨烯生长的效率及其连续薄膜的质量。我们的相场建模结果和实验表征清楚地证明了沉积通量、边缘反应动力学以及活性碳源表面扩散在调控图案演化和生长速率中的关键作用。边缘动力学限制与表面扩散限制区域之间的对比十分显著，这可以通过畴区图案的演化来表征，并被视为生长区域的指标。这两个区域存在共同特征，表明在生长早期阶段生长速率随时间以 标度变化，且与区域无关，这可以通过紧凑畴区和枝晶畴区的碳浓度粗化分布来解释。在生长的最后阶段，由于相邻畴区之间对在基底上扩散的有限碳源的竞争，速率迅速衰减，这表现出对区域的高度敏感性，并且在表面扩散限制区域中，由于畴区之间待填充的间隙狭窄，速率极低。基于这些发现，讨论了提高生长效率和薄膜质量的合成策略。
引用
@article{arxiv.1803.08681,
title = {Pattern Evolution Characterizes the Mechanism and Efficiency of CVD Graphene Growth},
author = {Wanzhen He and Dechao Geng and Zhiping Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.08681},
year = {2018}
}