用于储能应用的等离子体-电场控制取向石墨烯生长

石墨烯通常以平行于生长衬底的扁平片层形式生长为人所知。近来，垂直于衬底的典型取向石墨烯结构受到广泛关注。多数情况下，垂直取向通过等离子体辅助生长实现，并被认为源于等离子体诱导的内建电场，该电场通常垂直于衬底。本工作聚焦于内建电场对各种构型石墨烯结构的生长方向、形貌、互联性及物理性能的影响，揭示了这些特征对内建电场取向的独特依赖关系。研究表明，将生长衬底相对于等离子体电场方向从平行倾斜至垂直，会导致形貌从扁平石墨烯结构，转变为取向独立的石墨烯片层，再转变为互联的三维取向石墨烯片层网络。所揭示的生长取向转变导致了润湿性质、石墨结构缺陷类型的变化，并影响其作为超级电容器电极时的电荷存储容量。这一简单且通用的方法为在一次生产中制备潜在大批量的不同取向与结构的石墨烯片层提供了新机遇。