銅のCVD二層グラフェンのエピタキシャル核生成

Bilayer Graphene（BLG）は、特にベルナルスタッキングの形で存在する場合、次世代の電子アプリケーションの有望な候補として浮上していますが、その大規模な生産は依然として課題のままです。ここでは、前駆体としてエタノールを使用したCuのベルナルスタッキングBLG成長のエピタキシャル化学蒸気堆積（CVD）核生成プロセスの実験的および第一原理計算研究を提示します。結果は、慎重に調整されたエタノールの流量が、ほぼ90％の表面被覆率と通常のフラットCU基質上のベルナルスタッキング比がほぼ100％で、均一なBLG膜が得られることを示しています。単層 - グラフェンで覆われたCu表面が存在する活性CH3ラジカルのため。この核生成メカニズムは、エピタキシャルCVDプロセスによるBLGの形成を明確にするのに役立ち、より制御可能な構造と層の数を備えたグラフェンのスケーラブルな合成のための多くの新しい戦略につながると考えています。

Bilayer graphene (BLG) has emerged as a promising candidate for next-generation electronic applications, especially when it exists in the Bernal-stacked form, but its large-scale production remains a challenge. Here we present an experimental and first-principles calculation study of the epitaxial chemical vapor deposition (CVD) nucleation process for Bernal-stacked BLG growth on Cu using ethanol as a precursor. Results show that a carefully adjusted flow rate of ethanol can yield a uniform BLG film with a surface coverage of nearly 90% and a Bernal-stacking ratio of nearly 100% on ordinary flat Cu substrates, and its epitaxial nucleation of the second layer is mainly due to the active CH3 radicals with the presence of a monolayer-graphene-covered Cu surface. We believe that this nucleation mechanism will help clarify the formation of BLG by the epitaxial CVD process, and lead to many new strategies for scalable synthesis of graphene with more controllable structures and numbers of layers.