Dans un article publié en Nano , une équipe de chercheurs du Laboratoire de Mécanique du Graphène (LogM), Université du Zhejiang, a montré comment la structure morphologique d'un substrat catalytique influence la croissance du graphène. Cela fournit plus de conseils sur la synthèse de graphène de haute qualité avec moins de limites de domaine.

Comment la structure morphologique d'un substrat catalytique influence-t-elle la croissance du graphène ? En raison des effets d'autres paramètres environnementaux pendant la croissance par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) d'un cristal de graphène, cette question reste en suspens.

Cependant, les monocristaux de graphène hexagonaux alignés offrent un moyen plus simple de découvrir le comportement de croissance CVD des monocristaux de graphène près des joints de grains de Cu, et prouver que l'orientation du réseau du graphène n'est pas influencée par ces joints de grains et uniquement déterminée par le cristal de Cu sur lequel il est nucléé.

Une équipe de chercheurs du Laboratoire de Mécanique du Graphène (LogM), Université du Zhejiang, a clairement montré une non-pertinence pour la croissance CVD d'un monocristal de graphène avec la cristallinité de son substrat cultivé après sa nucléation, et prouvé que l'orientation du réseau d'un monocristal de graphène sur Cu n'est déterminée que par le grain de Cu sur lequel il a été nucléé.

En utilisant la CVD à pression ambiante (AP) au lieu de la méthode CVD à basse pression (LP) et des paramètres de croissance soigneusement ajustés, des monocristaux de graphène hexagonal jusqu'à l'échelle millimétrique et des structures de bord en zigzag ont été obtenus avec succès sur des surfaces de Cu polycristallin. En raison de ces échantillons de graphène hexagonaux avec des orientations de réseau qui peuvent être directement et simplement déterminées par les yeux ou la microscopie optique au lieu de la microscopie électronique, le comportement de croissance CVD d'un monocristal de graphène sur la terrasse de grains de Cu et à proximité des joints de grains est largement simplifié, qui peut être davantage résumé avec un modèle qui concerne uniquement la structure cristallographique du Cu.

Leurs résultats ont montré que pour un monocristal de graphène cultivé sur Cu, son orientation de réseau est déterminée par l'énergie de liaison de son noyau et du substrat sous-jacent, probablement par un mode de nucléation à pas de Cu, et reste inchangé pendant le processus d'expansion suivant avec des précurseurs entrants continus. Le flux d'hydrogène dans le précurseur aide à terminer le bord du noyau formé avec une structure à terminaison H et découplée de la surface du substrat. Lorsque l'expansion du monocristal de graphène atteint la limite des grains de Cu, le joint de grain de Cu et le grain de Cu voisin ne changeront pas l'orientation du réseau et la direction d'expansion de ce monocristal de graphène.

Le LogM explore actuellement les nouvelles propriétés mécaniques du bidimensionnel telles que l'inclusion de graphène et de dichalcogénures de métaux de transition, pour une meilleure compréhension de leur physique fondamentale et de leurs applications prometteuses. Ses principaux thèmes de recherche incluent la synthèse contrôlée de matériaux bidimensionnels, les nouvelles techniques de transfert avec moins de défauts et vers des substrats arbitraires, le test expérimental des propriétés mécaniques, et des dispositifs mécanoélectriques.