具有增强气体灵敏度的石墨烯纳米网的自组织生长

展示了一种用于生长石墨烯纳米网薄膜的自下而上的化学气相沉积 (CVD) 工艺。该工艺依靠硅纳米球来阻断铜衬底上石墨烯 CVD 的成核位点。这些球体通过硅原子扩散穿过涂覆有 400 nm 氮化硅的硅晶片上 5 $\mu$m 铜层，以自组织方式形成。生长过程中的温度使 $Si_3$$N_4$ 层分解，硅原子扩散到铜表面，在那里形成纳米球。石墨烯纳米网生长后，可以通过简单的氢氟酸蚀刻去除 Si 纳米球，在石墨烯薄膜中留下孔洞。纳米网薄膜已成功转移到不同的衬底上，包括气体传感器测试结构，并通过俄歇电子能谱、透射电子显微镜和扫描电子显微镜测量进行了验证和表征。电学/气体暴露测量显示，与普通石墨烯传感器相比，对氨的灵敏度提高了 2 倍。这种改进可以通过更高的吸附位点密度（边缘位点）来解释。这种用于纳米图案化石墨烯的新方法是可扩展的、廉价的，并且可以在标准的半导体工业设备中进行。此外，衬底是可重复使用的。