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日本國立材料科學研究所--硅納米線上原位生長三維結構的多層石墨烯
      這里描述了一種實驗方法:將有序的3D石墨烯片陣列原位保形生長在納米線(NW)基底上。該過程采用的是鎳催化劑自犧牲的CVD工藝,這可以使得石墨烯生長在絕緣的SiO2襯底上。此納米壓印硅NW既充當了催化劑的支架,又作為最終的底物。該方法獲得的石墨烯是多晶且多層的。該工作提出了一種新穎且快速的方法,可用于生產導電的石墨烯片,且形貌及組織精確可控。該納米結構襯底本身的幾何形狀有助于實現石墨烯的原位生長,因為在濕法蝕刻過程中產物難以洗去。其中Si NW的使用增加了表面積和光捕獲效果,再結合石墨烯的特性,有望用于未來傳感器和光伏設備之中。

Figure 1.(a)生長石墨烯片的大致工藝流程,其中金屬Ni是利用腐蝕試劑將其刻蝕,使得石墨烯直接在NWs上,(b)該示意圖描述了石墨烯在NWs基底上生長的標準實


Figure 2.(a)Si NWs的SEM圖,(b)Ni沉積后樣品的SEM圖,(c)在CH4氛圍中加熱1.5 min后樣品的SEM圖,(d-e)刻蝕金屬Ni后樣品的SEM圖,(f)Ni刻蝕前后的Raman光譜,(g)隨機不同位置處的Raman光譜。


Figure 3.(a)單個納米線被多層石墨烯片覆蓋的TEM圖,(b)TEM圖顯示了多層石墨烯的存在,且間距為0.34 nm,(c)金屬Ni刻蝕后多個納米線的SEM-EDS譜。
 

Figure 4.(a-c)不同樣品的Raman光譜,(d-f)平均碳D:G 強度比例呈現了相應的變量效應,(g-i)不同條件下獲得樣品時的SEM圖,(j)大的NWs顯示了石墨烯片成六邊形形狀。
 
      該研究工作由日本國立材料科學研究所的Steaphan Mark Wallace課題組于2020年發表在Nanoscale Advances期刊上。原文:On-site Growth Method of 3D Structured Multi-layered Graphene on Silicon Nanowires。
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