Effect of Ambient Gas Pressure on the Thermal Exfoliation of Graphite Oxide: Tuning the Number of Graphene Sheets
我们已经研究了在氧化石墨的热剥离期间使用的环境气体压力（氩气）对所得石墨烯中的石墨烯片的数量的影响。所用的环境气体Ar压力为80、25、1个大气压和10-3以及10-5 ℃。我们已经发现奇怪的结果，即剥离的石墨烯堆叠中的石墨烯片的数量取决于用于氧化石墨（GO）剥离的施加压力。通过降低剥离压力，片材的数量减少。剥离的石墨烯堆叠中的片的数量已经通过XRD曲线的它们各自的002峰的洛伦兹拟合来确定。片的数量也已证实与高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）。已经发现，在80 atm、25 atm、1 atm、10-3 atm和10-5 atm压力下，剥离的石墨烯堆叠样品中的片数分别为28、12、8、5和3。目前的研究结果表明，一个简单而有效的方法来合成特定数量的石墨烯片。
2013-02-18 cond-mat.mtrl-sci
GraphAne: From Synthesis to Applications
原子薄晶体最近已经成为关注的焦点，特别是在石墨烯（碳的单层六方晶体结构）合成之后。在这种新型材料类别中，化学衍生的石墨烯引起了极大的兴趣。研究表明，尽管块状石墨是一种化学惰性材料，但单层石墨烯的表面对单个原子具有相当大的反应性。到目前为止，已经报道了几种石墨烯衍生物的合成，例如氢化石墨烯“graphane”（CH）、氟代石墨烯（CF）和氯代石墨烯（CCl）。此外，使用计算工具预测了溴和碘覆盖的石墨烯的稳定性。在这些衍生物中，石墨烷的易合成、绝缘电子行为和可逆可调的晶体结构使该材料特别适合于未来的超薄器件应用。本文综述了石墨烷的结构、电子、磁性、振动和力学性质。我们还提出了一个详细的概述，致力于计算建模的graphane及其衍生物的研究工作。并对石墨烷的合成技术和应用前景进行了综述。
2015-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Large area graphene synthesis on catalytic copper foil by an indigenous electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition setup
报道了一种利用电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术制备大面积石墨烯的新方法。设计并开发了一套独特的2.45 GHz永磁体型ECR PECVD系统，用于各种纳米结构和薄膜的生长。该装置具有独特的优点，以在比常规热CVD方法中由外部烘箱供应的热量低得多的附加衬底加热下合成大面积石墨烯。这里的主要热量由ECR等离子体提供。这里使用多晶铜箔作为催化衬底，其在暴露于ECR PECVD反应器内的前体气体等离子体下之前在共振氢等离子体内预退火。甲烷用作碳前体，氢气用作载气。氩气用于衬底的快速冷却，保持有利于石墨烯合成的合适热力学条件。通过控制生长温度、总压和合成时间，在不同的气体配比下进行合成。利用拉曼光谱对暴露的铜箔进行了表征，以研究在自制的反应器中合成的石墨烯的质量。
2019-01-21 cond-mat.mtrl-sci
The influence of residual oxidizing impurities on the synthesis of graphene by atmospheric pressure chemical vapor deposition
采用常压化学气相沉积法，在无抽气装置的条件下，在铜衬底上生长石墨烯。重点放在石墨烯合成和冷却过程中氢气存在的必要性。在生长步骤期间不存在氢或以缓慢速率冷却的情况下，在铜催化剂上获得主要由氧化碳和无定形碳组成的弱碳覆盖。氧化源于反应器气氛中不可避免地出现的残留氧化杂质。只有在生长步骤期间允许氢气进入时，才能在无真空炉内生长具有可观覆盖率的石墨烯。在形成之后，一旦通过快速冷却或氢气流将暴露在高温下的时间最小化，则保护其免受残余氧化污染物的破坏性影响。在这些条件下，实现了具有高结构质量的微米级六边形石墨烯畴。
2013-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Graphene under hydrostatic pressure
原位高压拉曼光谱被用来研究单层，双层和少层石墨烯样品支撑在硅上在金刚石对顶砧单元到3.5 GPa。结果表明，单层石墨烯在压应力作用下粘附在硅衬底上。观察到这种行为作为石墨烯样品厚度的函数的明显趋势。我们还研究了无支撑的石墨烯样品在金刚石对顶砧电池到8 GPa，并表明，在压缩下的石墨烯的性质本质上是类似于石墨。我们的结果表明，单轴和双轴应变的电子能带结构的不同影响。
2009-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Three-Stage Synthesis of a Cobalt-Embedded Graphene-like Carbon Framework with Long-Range Atomic Order
本研究通过三阶段方法合成钴原子共价嵌入且长程有序的二维CoGLC材料，并利用电化学剥离制备无表面活性剂导电墨水，展示其在柔性电子、自旋电子学和电催化中的应用潜力。
2025-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Large Fermi energy modulation in graphene transistors with high-pressure O2-annealed Y2O3 topgate insulators
我们证明了一个相当大的抑制低场泄漏，通过在沉积后退火（HP-PDA）期间施加高压O2在100个大气压的Y2 O3顶栅绝缘体上的石墨烯。因此，单层石墨烯的量子电容测量揭示了最大的费米能量调制（EF = ~ 0.52eV，即，迄今为止报道的固态顶栅绝缘体中的载流子密度约为2*10^13 cm^-2）。HP-PDA是改善石墨烯上高k绝缘体电气质量的稳健方法。
2014-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Graphene synthesis by chemical vapor deposition and transfer by a roll-to-roll process
我们通过化学气相沉积（CVD）在Ni箔上合成了厘米级单层到多层石墨烯（FLG）薄膜。我们证明了沉淀机制可能不是在Ni系统中通过CVD形成石墨烯的唯一重要机制，并且控制CVD过程中的冷却速率可能不是控制石墨烯膜厚度的适当方式。此外，我们是第一个展示厘米级FLG从镍箔转移到透明的柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯基板通过一个有效的卷到卷的过程。与刚性基底相比，在柔性Ni箔上合成石墨烯需要使用卷对卷转移工艺。
2010-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Towards room-temperature single-layer graphene synthesis by C60 Supersonic Molecular Beam Epitaxy
无机表面和有机物接种的分子束之间的高动能碰撞代表了材料科学中的基本案例研究，最显著的是当它们激活导致纳米晶体生长的化学物理过程时。在这里，我们展示了在645 °C下通过C60超声分子束（SuMBE）外延在铜上合成单层石墨烯，并有可能进一步还原。使用各种电子光谱和显微镜技术，和第一性原理模拟，我们描述的化学-物理机制激活的SuMBE导致石墨烯的生长。特别是，我们发现高动能沉积在增强有机/无机界面相互作用，控制笼开口和提高生长的薄膜质量的关键作用。这些结果虽然在铜上的石墨烯的特定情况下进行了讨论，但可能可扩展到不同的金属或半导体衬底，并且其中需要较低的处理温度。
2015-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Role of substrate temperature at graphene synthesis in arc discharge
研究了在电弧放电等离子体中合成石墨烯所需的衬底温度。结果表明，铜衬底温度升高至熔点导致石墨烯产量和石墨烯片质量的增加。确定了适合于电弧法制备石墨烯的衬底温度范围，该温度范围较窄，约为1210-1340 K。
2016-02-02 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Flame Synthesis of Graphene Films in Open Environments
采用一种新型的火焰合成方法在开放气氛下在铜和镍衬底上高速生长了少层石墨烯。转移的膜的透射率和电阻特性与通过其他方法生长的那些类似，但是通过XPS评估的氧浓度实际上小于在近真空条件下CVD生长的石墨烯的氧浓度。所述方法涉及利用多元件反向扩散火焰燃烧器，其中火焰后物质和温度在沉积于衬底上时径向均匀。火焰合成方法的优点是大面积表面覆盖的可扩展性、增加的生长速率、高纯度和产率、连续处理以及由于有效使用燃料作为热源和试剂而降低的成本。此外，通过调整局部生长条件，可以容易地合成其他碳纳米结构（即纳米管）。
2011-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Fast Transfer-free Synthesis of High-quality Monolayer Graphene on Insulating Substrates by Simple Rapid Thermal Treatment
在给定的电介质衬底上无转移合成高质量、大面积石墨烯，这对于器件应用是非常理想的，仍然是一个重大的挑战。在本文中，我们报告了一种简单的快速热处理方法，用于从固体碳源在SiO2/Si衬底上快速直接生长高质量，大规模的单层石墨烯。在RTT工艺中采用了固体碳层/铜膜/SiO2的堆叠结构。插入的铜膜不仅充当碳前体的活性催化剂，而且还充当防止过早碳溶解的“过滤器”，因此有助于在SiO2/Si上生长单层石墨烯。所产生的单层石墨烯在室温下表现出高达3000 cm 2 V-1 s-1的高载流子迁移率和标准半整数量子振荡。
2015-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Investigating the CVD synthesis of graphene on Ge(100): towards layer by layer growth
锗正在成为CMOS兼容工艺中石墨烯生长的首选衬底。对于未来在下一代器件中的应用，精确控制在Ge表面合成的高质量石墨烯的性质（例如层数和畴尺寸）至关重要。在这里，我们研究了工艺气体流动对Ge（100）上石墨烯的CVD生长的作用。沉积材料的质量和形态通过使用显微拉曼光谱、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和原子力显微镜进行评估。我们发现，通过简单地改变碳前体流不同的生长制度-产生石墨烯纳米带，石墨烯单层和石墨烯多层-建立。我们确定的生长条件产生的逐层生长制度和报告的实现均匀的单层石墨烯的平均强度比的2D和G带的拉曼图大于3。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Early stage of CVD graphene synthesis on Ge(001) substrate
在这项工作中，我们阐明了在Ge（001）表面上化学气相沉积石墨烯的早期阶段。通过显微拉曼和X射线光电子能谱学以及扫描隧道显微镜和光谱学的组合使用，我们能够将碳前体相单独化为与小石墨烯域共存的石墨烯成核。该前体相由具有不同尺寸、形状和局部有序性的C聚集体组成，这些聚集体没有完全sp2杂化。在一些原子尺寸区域中，这些聚集体显示出原子的线性排列以及石墨烯的六边形结构的第一特征。碳前体相通过有序化过程在石墨烯域中演变，与Ge表面形态的重新排列相关联。这种表面结构化表示当石墨烯域聚结以形成单层石墨烯膜时，Ge（001）表面在较长的沉积时间内具有的峰谷刻面的胚胎阶段。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Large-Area Synthesis of High-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils
石墨烯因其独特的能带结构和物理性质而引起人们极大的兴趣。如今，石墨烯仅限于小尺寸，因为它主要通过剥离石墨来生产。我们使用甲烷通过化学气相沉积在铜衬底上生长了厘米级的大面积石墨烯薄膜。该膜主要是单层石墨烯，其中小百分比（小于5%）的面积具有很少的层，并且在铜表面台阶和晶界上是连续的。碳在铜中的低溶解度似乎有助于使这种生长过程自我限制。我们还开发了石墨烯膜转移到任意衬底的工艺，并且在Si/SiO2衬底上制造的双栅场效应晶体管在室温下显示出高达4050 cm 2 V-1 s-1的电子迁移率。
2009-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Selective Etching of Hexagonal Boron Nitride by High-Pressure CF4 Plasma for Individual One-dimensional Ohmic Contacts to Graphene Layers
我们描述了一种使用CF 4和O2等离子体对封装在六方氮化硼（h-BN）中的单个石墨烯层进行一维欧姆接触的技术。h-BN相对于石墨烯的高蚀刻选择性（>1000）是通过增加等离子体压力来实现的，这使得能够蚀刻h-BN，而石墨烯充当蚀刻停止层以保护下面的h-BN。低压O2等离子体在垂直方向上各向异性地蚀刻石墨烯，这暴露了h-BN侧壁处的石墨烯边缘。尽管有O2等离子体轰击，但下部h-BN层用作绝缘层。因此，该方法允许我们在第二石墨烯层上的h-BN上图案化金属电极。随后的电子束光刻和蒸发在石墨烯边缘制造金属接触，这些金属接触在低温下是活跃的。通过制备具有石墨背栅的石墨烯霍尔条和双层石墨烯霍尔条器件来证明这种制造方法。通过这种方法实现的器件几何形状的高度灵活性创建了对静电耦合石墨烯层的各种实验的访问。
2020-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Large Scale Synthesis of Bi-layer Graphene in Strongly Coupled Stacking Order
近年来，通过化学气相沉积（CVD）大规模合成单层石墨烯（SLG）受到了广泛关注。然而，AB堆叠双层石墨烯（BLG）的CVD合成仍然是一个具有挑战性的工作。本文报道了用热CVD法大面积均匀合成BLG。CVD BLG的2D拉曼谱带分裂成四个分量，表明由于强的层间耦合导致电子带分裂。通过瞬态吸收光谱探测的近红外（NIR）吸收和载流子动力学的研究，进一步证明了CVD BLG中电子能带的分裂。紫外光电子能谱学研究也表明CVD BLG和CVD SLG具有不同的电子结构。BLG的生长机制与Cu表面的催化活性有关，而Cu表面的催化活性取决于CVD工艺中所用铜箔的纯度。我们的工作表明，强耦合甚至AB堆叠的BLG可以在Cu箔上大规模生长，这对于基于其分裂电子能带的器件应用特别重要
2010-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for a pressure-induced phase transition of few-layer graphene to 2D diamond
我们揭示了在水存在下压缩的少层石墨烯的金刚石化机制，为压力诱导形成2D金刚石提供了有力的证据。高压拉曼光谱提供了5层石墨烯和石墨在4-7 GPa范围内发生相变的证据。压力诱导相是部分透明的，并使硅衬底凹陷。我们结合的理论和实验结果表明，一个渐进的顶部-底部金刚石化机制，与金刚石，一个2D铁磁半导体的形成相一致。石墨烯上的高压X射线衍射表明六方金刚石的形成，与遮蔽符合金刚烯的体积极限一致。
2019-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Atmospheric pressure graphitization of SiC(0001)- A route towards wafer-size graphene layers
我们研究了在SiC（0001）衬底上外延生长的石墨烯薄膜，采用Ar气氛代替真空气氛进行退火。使用AFM和LEEM，我们观察到显着改善的表面形态和石墨烯域的大小。对单层石墨烯薄膜的霍尔测量显示，室温下载流子迁移率约为1000 cm^2/Vs，27 K下约为2000 cm^2/Vs。这里介绍的生长过程建立在技术上可行的基础上的石墨烯膜的合成。
2008-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Wafer-scale synthesis and transfer of graphene films
我们开发了在环境压力下在Ni和Cu膜上生产晶圆级高质量石墨烯膜的方法，该石墨烯膜大至3英寸晶圆尺寸，并通过金属层的瞬时蚀刻将其转移到任意衬底上。我们还展示了大面积石墨烯薄膜用于批量制造场效应晶体管（FET）阵列和可拉伸应变片的应用，显示出非凡的性能。晶体管显示出在-0.75V的漏极偏压下器件的空穴和电子迁移率分别为1，100cm 2/Vs和550 cm 2/Vs。应变传感器的压阻应变系数为~6.1。这些方法代表了实现晶圆级石墨烯器件以及在光电子学，柔性和可拉伸电子学中的应用的重要一步。
2009-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis, Structure and Properties of Boron and Nitrogen Doped Graphene
二维石墨烯在室温下表现出许多迷人的性质，例如弹道电子传导和量子霍尔效应。1 -4电化学掺杂或通过电子供体和电子受体分子的电荷转移掺杂的石墨烯，5-7显示出电子结构的显著变化，在拉曼光谱中具有特征签名。5 -10取代掺杂，普遍用于半导体的调谐性质，可以成为控制石墨烯电子特性的有力工具。在这里，我们提出的结构和性能的硼和氮掺杂的石墨烯，通过一个以上的方法，包括电弧放电在适当的气氛中，通过使用改性石墨电极或通过纳米金刚石的转化。使用实验和第一性原理理论相结合，我们证明了系统的变化，在载流子浓度和电子结构的石墨烯与B/N掺杂，伴随着硬化的G带和增强的缺陷相关的D-带的拉曼光谱。在没有外部场或化学试剂的情况下获得的这种n/p -型石墨烯应该找到器件应用。
2009-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of monolayer-formation time for the synthesis of graphene on copper/nickel/silicon using very-low pressure pulses of methane
在铜上化学气相沉积（CVD）石墨烯是大面积生产高质量石墨烯的最有效技术之一。然而，目前仍然需要高压和大量的前体气体。这项工作的目的是使用来自气体动力学理论的单层形成时间概念（t）来沉积石墨烯，这导致前体气体的经济化、工艺压力的最小化和生长石墨烯单层所需的时间。我们的工艺设计考虑到t对压力、气体质量粒子、粘附系数和生长温度的依赖性。因此，通过这种替代方法，基于CVD，但使用非常低的前体气体压力瞬时脉冲（~10^-4 Pa），我们将沉积时间减少到10 s的量级。我们在低于1000摄氏度的温度下，在高真空（HV）条件下，以甲烷（CH 4）作为前体气体进行了这些过程。在对样品进行拉曼光谱和绘图以及扫描电子显微镜（SEM）表征后，结果表明在溅射的铜和硅衬底上形成了高质量的单层石墨烯，覆盖了10^4微米^2的畴面积。
2014-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Bottom up synthesis of multifunctional nanoporous graphene
纳米尺寸的孔可以将半金属石墨烯变成半导体，并从不可渗透变成最有效的分子筛膜。然而，将孔缩小到纳米级，同时满足应用所施加的严格结构约束，对目前自上而下的策略来说是一个巨大的挑战。在这里，我们报告了一种自下而上的方法来合成纳米多孔石墨烯，包括由带状物分隔的有序孔阵列，其可以被调整到一纳米范围。通过分子前体的设计，以原子精度限定孔的尺寸、密度、形态和化学组成。我们的测量进一步揭示了高度各向异性的电子结构，其中具有约1 eV的能隙的正交一维电子带与受限的孔态共存，使得纳米多孔石墨烯成为用于同时筛分和电传感分子物种的高度通用的半导体。
2018-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-freestanding and single-atom thick layer of hexagonal boron nitride as a substrate for graphene synthesis
我们证明了通过在W（110）衬底上生长的Ni（111）薄膜的界面上插入Au原子，可以使单原子厚的六方氮化硼（hbn）层与Ni（111）薄膜脱离紧密的化学键。这一过程已被系统地研究，使用角分辨光电子能谱，X射线光电子能谱和吸收技术。已经证明，hbn层从“刚性”到“准独立”状态的转变伴随着其晶格常数的变化。利用化学气相沉积，石墨烯已成功地合成绝缘，准独立hbn单层。我们预期原位合成的弱相互作用石墨烯/六方氮化硼双层系统可以进一步发展为技术应用，并可能提供进一步探讨石墨烯的不寻常的电子性质的前景。
2010-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Improved graphene blisters by ultrahigh pressure sealing
石墨烯是一种非常有吸引力的纳米机械器件和膜应用材料。基于氧化硅微腔的石墨烯泡是纳米致动器的一个简单但相关的例子。该实验装置的缺点是通过石墨烯-SiO2界面的气体泄漏对总泄漏速率有显著贡献。在这里，我们研究了空气从SiO2微腔上的加压石墨烯鼓面的扩散，并提出了一种简单的方法来改善石墨烯和底层SiO2衬底之间已经很强的粘附力，从而降低泄漏率。这是通过使用原子力显微镜金刚石尖端施加受控的和局部的压力（> 10 GPa）来进行的。通过该过程，我们能够显著地使石墨烯层接近鼓面周围的SiO2表面，从而增强它们之间的相互作用，使我们能够更好地密封石墨烯-SiO2界面，这反映在高达4倍的低泄漏率中。我们的工作开辟了一种简单的方法来提高石墨烯作为技术相关衬底（如SiO2）上的气体膜的性能。
2020-08-11 cond-mat.mtrl-sci
A novel approach towards selective bulk synthesis of delaminated graphenes in an electric arc
在这里，我们展示了选择性的批量规模合成分层石墨烯片通过适当选择的磁场调制电弧。在氩气气氛中升华超高纯度玻璃石墨阳极。在阴极上形成的沉积物内发现了碳纳米管以及石墨烯片。通过改变由永磁体阵列产生的外部磁场的强度和方向，分别合成了具有最小结构缺陷的高纯度碳纳米管和石墨烯片。所合成的碳质样品的特征在于与透射电子显微镜，选区电子衍射，拉曼光谱和热重分析的帮助下，优化最高的选择性生产分层石墨烯。这种优化是通过改变外部磁场的强度和方向来完成的。合成的石墨烯片表现出相对高的石墨化度和低的结构缺陷密度，如通过RS所证实的。它们被发现表现出更高的氧化温度比碳纳米晶颗粒的热重分析推断。此外，由于它们的表面能最小化，发现它们在它们的边缘处形成涡旋状碳纳米管。这通过选区电子衍射分析得到证实。有了这项新技术，我们可以成功地以每小时几克的速度合成分层的石墨烯。
2008-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Scalable synthesis of WS2 on graphene and h-BN: an all-2D platform for light-matter transduction
通过展示可测量的带隙和奇异的谷物理，原子厚度的二硫化钨（WS 2）为光电应用提供了令人兴奋的前景。在其他二维（2D）材料上合成连续的WS 2薄膜将极大地促进新型全二维光活性器件的实现。在这项工作中，我们展示了通过化学气相沉积（CVD）方法在石墨烯和六方氮化硼（h-BN）上可扩展的WS 2生长。光谱和显微镜分析表明，薄膜是双层厚，与局部单层夹杂物。光致发光测量显示了显着的保护在室温下的偏振峰值为74%的整个WS 2膜。此外，我们提出了一个可扩展的自下而上的光导和光电发射图案的设计方法。
2016-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-induced electro-switching of polymer/nano-graphene composites
研究了聚乙烯醇/聚乙烯基吡咯烷酮（1/1，w/w）、聚乙烯醇以及分散有纳米石墨烯片晶的复合材料的电导率随压力和温度的变化关系。在电荷渗透的临界薄片分数以上，复合材料起到压力诱导电开关的作用。导体到绝缘体的转变是最佳的强烈和稳定的。在大约750巴的临界压力下，电导率下降了两个数量级。这种转变在室温以上十分之一的温度范围内是稳定的。压力下电导率的降低分别是由于聚合物基体的极化率与血小板间分离的压力依赖性之间的竞争。这两个贡献控制的波动引起的电子隧穿通过聚合物屏障分离调节导电片。在聚合物-血小板界面处的局部电场通过辅助隧穿的作用被压力下极化率的降低所抑制。
2019-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Modulating charge density and inelastic optical response in graphene by atmospheric pressure localized intercalation through wrinkles
用于化学气相沉积的石墨烯与其金属基底之间的氧化物阻挡层的插入是石墨烯转移到电介质支撑体的无污染替代方案，这通常是实现电子器件所需的。低成本的方法，特别是在大气压下，是可取的，但它们是否可以实现仍然是一个悬而未决的问题。结合互补的微观分析，提供结构，电子，振动和化学信息，我们展示了自发反应性嵌入石墨烯和铱衬底之间的1.5 nm厚的氧化物带，在大气压和室温下。我们发现，形成带状物所需的含氧分子是通过石墨烯褶皱提供的，石墨烯褶皱充当分子进入其自由端的有效扩散的隧道。发现插层氧化物带改变了石墨烯-载体相互作用，导致形成准自立式高质量石墨烯，其电荷密度在几个10-100 nm宽的带中被调制了几个10 - 12 cm-2，其中非弹性光学响应由于振动模式的软化而改变-拉曼G和2D带的红移为6和10 cm-1，分别
2013-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopy of graphene at high pressure: substrate and pressure transmitting media effects
采用极性和非极性压力传输介质（PTM）研究了在多晶铜上化学气相沉积生长的石墨烯的拉曼光谱的压力演化。G和2D拉曼谱带表现出类似的压力斜率的PTM无论任何无意的初始掺杂和/或应变的样品。我们的分析表明，任何压力引起的电荷转移效应是微不足道的影响石墨烯的压力响应。这是由由于压力引起的衬底收缩引起的机械应力和衬底到石墨烯层的转移效率以及PTM-石墨烯相互作用决定的。对于非极性PTM，在PTM固化状态下观察到石墨烯的特殊压力行为，类似于独立石墨烯的压力行为。
2013-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemical vapor deposited graphene: From synthesis to applications
石墨烯是一种具有巨大应用潜力的材料。因此，大量的努力致力于使用化学气相沉积（CVD）技术的大规模石墨烯生产。此外，研究旨在开发将石墨烯纳入现有生产技术和工艺流程的方法。在本文中，我们提出了一个简单的回顾现有的CVD方法用于石墨烯的合成。我们还讨论了将石墨烯转移到所需衬底上的可扩展方法。最后，我们讨论了潜在的应用，将受益于一个完全规模化的，半导体技术兼容的生产工艺。
2021-03-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Different Synthesis Routes of Graphene-Based Metal Nanocomposites
纳米复合材料被证明是最好的候选人，以满足今天的技术需要，迷人的性能可以通过结合两个或两个以上的纳米材料。在众多的纳米材料中，石墨烯以其新颖的结构和独特的特性脱颖而出。特别地，石墨烯金属纳米复合材料因其在包括电子和电气以及能源相关领域的各种领域中的潜在用途而吸引了巨大的兴趣。然而，为了最大限度地利用石墨烯的潜力，它必须均匀地嵌入金属基质中。因此，合适的合成路线是获得具有所需性能的石墨烯金属纳米复合材料的决定性因素。本章将总结高质量石墨烯金属纳米复合材料的不同合成路线以及它们的最新进展。
2019-11-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Switching From Reactant to Substrate Engineering in the Selective Synthesis of Graphene Nanoribbons
以原子精度合成石墨烯纳米带（GNR）的挑战目前正在沿着一条单向道路进行，基于合成足够的分子前体，这些分子前体通过自组装过程以预定义的方式反应。通过为这种容易成功的方法增加一个新的方向，特别是如果两者可以结合起来，GNR生成的合成选择将成倍增加。在这里，我们展示了如何GNR合成可以引导一个充分的nanotemplated基板，而不是由传统设计的反应物。结构原子的精度，无法实现的日期通过自上而下的方法，是保存的自组装过程。这种新策略的概念验证比较了使用4，4-二溴-对-三联苯作为分子前体在平坦Au（111）和阶梯式Au（322）衬底上的实验。与前者相反，后者的周期性步骤驱动6个原子宽的扶手椅型GNRs的选择性合成，其电子性质已被进一步详细表征的扫描隧道光谱，角分辨光电子能谱和密度泛函理论计算。
2020-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Direct synthesis of single-crystal bilayer graphene on dielectric substrate
本文提出一种利用单晶单层石墨烯作为籽晶层，并通过铜纳米粉末远程催化，在介电衬底上直接同质外延生长高质量单晶双层石墨烯的方法，所制器件室温迁移率达2297 cm²/Vs。
2025-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Facile Synthesis of High Quality Graphene Nanoribbons
石墨烯纳米带因其新颖的电子和自旋输运性质而引起关注1 -6，并且因为小于10 nm宽的纳米带具有可用于制造场效应晶体管的带隙。然而，生产非常高质量或大量的纳米带仍然是一个挑战。在这里，我们表明，原始的几层纳米带可以通过解压缩温和的气相氧化的多壁碳纳米管使用机械超声在有机溶剂中。纳米带表现出非常高的质量，具有光滑的边缘（如通过高分辨率透射电子显微镜所见），无序与石墨拉曼谱带的低比率，以及迄今为止报道的最高电导率和迁移率（对于宽度为10-20 nm的带，高达5e 2/h和1500 cm 2/Vs）。此外，在低温下，纳米带表现出相位相干传输和法布里-珀罗干涉，这表明最小的缺陷和边缘粗糙度。纳米带的产率为起始原料纳米管烟炱材料的约2%，这显著高于能够生产高质量窄纳米带的先前方法1。原生石墨烯纳米带的相对高产率合成将使这些材料易于用于广泛的基础和实际应用。
2010-04-08 cond-mat.mtrl-sci
On-surface synthesis of graphene nanoribbons with zigzag edge topology
石墨烯基纳米结构表现出广泛的令人兴奋的电子特性，在扩展的石墨烯中是不存在的。例如，碳纳米管和扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）中的量子限制导致与其结构边界条件直接相关的大量电子带隙的开放。更有趣的是具有锯齿形边缘的纳米结构，预计这些纳米结构将具有自旋极化的电子边缘态，因此可以作为石墨烯基自旋电子学的关键元素。最突出的例子是锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs），其边缘状态被预测为沿着边缘铁磁耦合，并在它们之间反铁磁耦合。到目前为止，尚未实现对专门设计和控制的锯齿形边缘拓扑结构的自旋极化边缘态的直接观察。这主要是由于当前自顶向下方法的有限精度，这导致边缘结构定义不佳。另一方面，自下而上的制造方法到目前为止只成功地应用于AGNR和相关结构的生长。在这里，我们描述了成功的自下而上的合成ZGNRs，这是由表面辅助的colligation和环化脱氢的专门设计的前体单体，包括碳基团，产生原子精确的锯齿形边缘。利用扫描隧道谱，我们证明了具有大的能量分裂的边缘局域态的存在。我们预计，ZGNRs的可用性将最终允许表征其预测的自旋相关特性，如自旋限制和过滤，并最终将自旋自由度添加到基于石墨烯的电路中。
2015-11-16 cond-mat.mtrl-sci
A Rapid Thermal Chemical Vapor Deposition System for Fast Synthesis of Epitaxial Graphene Under Ambient Pressure
本研究提出了一种快速热化学气相沉积系统，在常压下快速合成高质量单晶石墨烯，并展示了其在异质外延生长中的应用潜力。
2025-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Large scale synthesis of 2D graphene oxide by mechanical milling of 3D carbon nanoparticles in air
针对氧化石墨烯大规模合成难题，提出在空气中球磨碳烟中碳纳米颗粒的低成本方法，并揭示研磨时间对层厚、结构有序性、氧化程度及GO含量的影响。
2023-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Theory and synthesis of bilayer graphene intercalated with ICl and IBr for low power device applications
石墨烯插层材料对于实现超低功率、基于激子冷凝物的双层赝自旋场效应晶体管（BiSFET）概念以及需要石墨烯层间电介质的其他新颖器件概念是潜在有希望的。利用密度泛函理论研究了氯化碘（ICl）和溴化碘（IBr）插层石墨烯的结构和电子性质。我们确定了ICl和IBr石墨烯插层化合物（GIC）的结构构型。我们还进行了深入的探索层间电子耦合，使用\textit{ab initio}计算。插层剂的存在掺杂石墨烯层。它还减少但不消除石墨烯层之间的电子耦合，这可以实现BiSFET操作。此外，我们提出了ICI-GIC合成和表征的实验结果。
2013-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Driving with temperature the synthesis of graphene films on Ge(110)
我们系统地研究了Ge（110）上石墨烯的化学气相沉积生长作为接近Ge熔点的沉积温度的函数。通过合并光谱和形态学信息，我们发现石墨烯薄膜的质量关键取决于生长温度，通过在910-930 °C范围内提高该温度，可以显着提高。我们将石墨烯质量的突然改善与在相同温度范围内发生的准液体Ge表面的形成相关联，这决定了增加的原子扩散率和升华速率。被观察到不同的Ge取向，这个过程是一般相关的Ge上的石墨烯合成。
2019-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Organic crystalline polymers: structural properties and way to synthesis under high pressure
我们考虑不同的结构，这可以通过在高压下聚合芳香族有机分子获得。这些2D和3D共价键合的有机聚合物及其功能化可以为能量存储和转换设备的生产铺平道路。高压合成可能作为一个有用的提示，生产这些结构和它们的功能化类似物通过湿化学合成。
2018-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Facile synthesis of 2D graphene oxide sheet enveloping ultrafine 1D LiMn2O4 as interconnected framework to enhance cathodic property for Li-ion battery
立方尖晶石型锂锰氧化物（LiMn 2 O 4）作为大规模锂离子电池的正极材料，近年来引起了人们的广泛关注。本文采用水热法和固相反应相结合的方法，制备了直径为10- 50 nm的一维LiMn_2 O_4。为了提高这些纳米棒的阴极性能，开发了一种独特的热处理合成技术，以生长包裹1D LiMn 2 O 4作为互连框架的2D氧化石墨烯片。该纳米复合三维多孔阴极在0.05C倍率下具有130 mAh/g的高比荷容量，在3.5 - 4.3V（相对于Li/Li+）的电位窗口中100次循环后的库仑效率约为98%，具有良好的初始充电容量保持率约为87%，并且即使在100次循环后也具有优异的结构稳定性。锂化和脱锂过程的增强导致性能的改善可能源于2D导电氧化石墨烯片。它允许减少Mn溶解，提高电子传导性，并减少在超细1D LiMn 2 O 4纳米棒的有利形态和结晶度内的Li离子路径扩散，从而产生有前途的阴极纳米复合材料。
2018-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Laser Assisted Solution Synthesis of High Performance Graphene Supported Electrocatalysts
需要用金属（氧化物）纳米颗粒官能化石墨烯薄片的简单但通用的方法，特别是用于开发先进催化剂。在此，基于光诱导电化学，报道了一种激光辅助的连续溶液路线，用于同时用催化纳米颗粒还原和修饰氧化石墨烯。电化学氧化石墨烯（EGO）由于其低氧化程度而被用作起始材料和电子-空穴对源，这赋予了结构完整性和耐受光降解的能力。简单地照射含有EGO和金属盐的溶液流（例如，H2 PtCl 6或RuCl 3）与248 nm波长的激光产生还原的EGO（rEGO，氧含量4.0 at%）薄片，其用Pt（~2.0 nm）或RuO 2（~2.8 nm）纳米颗粒装饰。的RuO 2-rEGO薄片表现出优异的催化活性的析氧反应，需要一个小的过电位为225 mV，以达到10 mA cm-2的电流密度。Pt-rEGO薄片（10.2wt%的Pt）显示出对于析氢反应的增强的质量活性，以及与商业20wt% Pt/C催化剂相比对于氧还原反应的类似性能。这种简单的生产方法也用于在rEGO上沉积PtPd合金和MnOx纳米颗粒，证明了其在合成功能纳米颗粒改性石墨烯材料方面的多功能性。
2020-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis, characterization and computational simulation of graphene nanoplatelets stabilized in poly(styrene sulfonate) sodium salt
大面积界面的产生和使用可扩展的方法来构建产生高级功能性质的设计的纳米结构对于许多材料科学应用是高度感兴趣的。尽管如此，大面积覆盖仍然是原始石墨烯的主要问题，在这里，我们提出了一种可溶于水的混合复合石墨烯类材料，它可以在许多领域被利用，例如能量存储，电极制造，选择性膜和生物传感。采用传统的Hummers法制备氧化石墨烯（GO），在聚苯乙烯磺酸钠（PSS）存在下进一步还原，得到稳定的PSS包裹的还原氧化石墨烯（rGO）纳米片（GPSS）。进行分子动力学模拟以进一步阐明PSS分子与rGO纳米片之间的相互作用，计算得到FTIR分析的支持。rGO纳米片和PSS之间的分子间力导致通过范德华力稳定的杂化材料（GPSS）的形成，从而允许用聚丙烯胺盐酸盐（PAH）制造高质量的逐层（LbL）膜。拉曼和电学表征证实了化学处理后从GO到GPSS的电子结构的成功修改，导致（PAH/GPSS）LbL膜的导电性比（PAH/GO）高四个数量级。
2017-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature synthesis of graphene-like carbon sheets from C2H2, CO2 and CO on copper foils
对于一些催化反应，如合成大面积和高质量的石墨烯，需要高温。所提到的石墨烯可以通过在800 - 1000 ℃下在铜箔上的化学气相沉积（CVD）工艺获得。在这里，我们描述了一种室温合成方法，首次从不同的碳源，包括乙炔，二氧化碳和一氧化碳，在铜箔上使用启发式方法，这是从催化剂科学中的一些电子促进剂的作用的启发。促进剂是增加催化活性的物质，但它们本身不是催化剂。在这项研究中，我们使用电荷来修改的电子效应的催化剂，这是由压电材料。
2016-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Graphene Electronics with Local Ultrahigh Pressure
我们通过使用原子力显微镜（AFM）金刚石尖端施加超压（> 10 GPa）来实现石墨烯有效掺杂的微调。石墨烯薄片中的特定区域相对于SiO2基底不可逆地变平。我们的工作代表了第一次展示了具有纳米精度的非常稳定的有效p掺杂石墨烯区域的本地创建，这是通过一系列技术明确验证的。重要的是，掺杂强度单调地取决于所施加的压力，从而允许石墨烯电子器件的受控调谐。通过这种掺杂效应，微压改性包括选择性地改性石墨烯区域以改善其与金属电极的电接触的可能性，如导电AFM所示。密度泛函理论计算和实验数据表明，这种压力水平诱导石墨烯和下面的SiO2衬底之间的共价键合的开始。我们的工作开辟了一条方便的途径，通过压力调整二维材料和范德华异质结构的电子与纳米分辨率。
2019-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-layer Graphene Nearly 100% Covering an Entire Substrate
石墨烯最近吸引了学术界和工业界的极大兴趣，因为它独特的电子和光学性质[1，2]，以及它的化学，热和机械性能。石墨烯的优异特性使这种材料成为各种应用中最有前途的候选材料之一，例如超快电子电路[1]和光电探测器[2]，清洁和可再生能源[3]以及快速单分子DNA测序[4，5]。石墨烯系统的电子性质在很大程度上依赖于石墨烯层的数量[6]以及对与底层衬底耦合的影响。石墨烯可以通过石墨的机械剥离、溶液方法[7，8]、SiC的热分解[9，10]和催化金属上的化学气相沉积/偏析[11-17]来生产。尽管在石墨烯合成方面取得了重大进展，但对薄膜厚度进行精细控制的生产仍然是一个相当大的挑战。在这里，我们报告了在Ni（111）表面上合成覆盖率接近100%的单层石墨烯，其中碳原子从高度取向的热解石墨（HOPG）衬底扩散。我们的研究结果表明，如何精细控制的厚度和结构，可以通过优化的平衡过程的碳扩散从HOPG，从Ni偏析，和碳扩散在Ni表面。我们的方法代表了可扩展合成具有高结构质量和精细控制厚度的石墨烯薄膜以及实现石墨烯独特性能的重要一步。
2010-06-25 cond-mat.mtrl-sci
New Synthesis Method for the Growth of Epitaxial Graphene
作为全碳后CMOS电子革命的可行候选者，外延石墨烯引起了极大的关注。为了实现其应用潜力，需要用于制造大面积单晶石墨烯畴的可靠方法。本文报道了一种制备高质量外延石墨烯的新方法--“面对面”法。利用低能电子衍射、原子力显微镜、角分辨光电子能谱和拉曼光谱对样品的结构和形貌进行了表征。生长的样品显示出更好的质量和更大的长度尺度比通过传统的热脱附生长的样品。此外，石墨烯的厚度可以通过改变退火温度来容易地控制。
2011-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Doped graphene oxide functionalization strategy for synthesis of nanocomposite membranes: electrospun coatings in biomedical field application
提出了一种用于血管支架涂层的电纺膜，其由2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱和甲基丙烯酸丁酯共聚物（MPC-共-BMA）（也称为（PMB））制成，用官能化和氮掺杂的还原氧化石墨烯（f-NrGO）增强。这种膜由于氮掺杂的还原氧化石墨烯（NrGO）负电荷而具有废除低密度脂蛋白（LDL）的能力，低密度脂蛋白在特定条件下是动脉粥样硬化疾病的主要原因。详细描述了NrGO官能化过程，因为它在NrGO和PMB之间产生强键，避免NrGO片从膜上分离。用FTIR对共聚物的合成进行了表征，并用XPS和HNMR证实了f-NrGO与PMB之间的化学键。此外，模拟血流条件的简化测试库证明了NrGO在膜上的功能化作用。对于静电纺丝工艺，最佳参数为14.5 kV的电压，和0.3 mL/h的流速，这导致更好的性能的膜的应用。DMA结果证实，就力学性能而言，f-NrGO的最佳增强百分比为0.1重量%，AFM图像表明在纤维上存在f-NrGO片。最后，接触角揭示了对LDL的排斥反应，这种行为有希望用于心血管涂层支架等应用。
2020-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Gas-phase synthesis of carbon nanotube-graphene heterostructures
石墨烯和碳纳米管（CNTs）具有相同的六方碳晶格原子结构。然而，它们的合成在许多方面不同，包括催化剂的形状和大小。在这里，我们展示了一种浮动催化剂化学气相沉积（FCCVD）技术，用于无衬底，单步生长的CNT-石墨烯异质结构（CNT-G-H），使用乙烯作为碳源。CNT-G-H的形成通过晶格分辨（扫描）透射电子显微镜（STEM）和电子衍射实验直接证明，并通过原子力显微镜（AFM）证实。我们的实验表明，石墨烯纳米片的相对数密度可以通过优化合成条件来调节。由于在应用的过程中，结构的形成发生在气体悬浮液中，合成的CNT-G-H膜可以在环境温度下以任意厚度沉积在任何表面上。此外，这种具有很强通用性的CNT-G-H合成工艺也已在多种催化剂和装置的乙烯基FCCVD多系统中实现。
2019-04-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Semiconductor to metal transition in two-dimensional gold and its van der Waals heterostack with graphene
过渡金属的二维（2D）合成在基础研究和应用研究中引起了越来越多的关注，如二维磁学、纳米等离子体和非线性光学。然而，以单层形式大面积合成这类材料带来了不小的困难。在这里，我们提出了一个大面积的2D金层，稳定在碳化硅和单层（ML）石墨烯之间的合成。我们表明，2D-Au ML是一个半导体的价带最大值低于费米能级50 meV。石墨烯和金层在很大程度上是不相互作用的，从而定义了一类新的范德华异质结构。2D-Au带沿{ΓK}方向表现出225 meV的自旋轨道分裂，使其对自旋相关应用具有吸引力。通过调整SiC/石墨烯界面处的金的量，我们在2D-Au中诱导了半导体到金属的转变，这是以前从未观察到的，并且引起了基础物理学的极大兴趣。
2019-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Magnesium-graphene interphase boundaries created by high-pressure torsion enhance hydrogen storage kinetics:Mechanisms and significance of activation energy and frequency factor
WPI, International Institute for Carbon-Neutral Energy Research (WPI-I2CNER), Kyushu University（九州大学碳中和能源研究国际研究所（WPI-I2CNER））；Department of Automotive Science, Kyushu University（九州大学汽车科学系）；Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM), Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)（坎皮纳斯州立大学机械工程学院）；Université de Lorraine, Laboratoire d’Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux (LEM3 UMR 7239)（洛林大学微观结构与材料力学实验室（LEM3））；Université de Lorraine, Laboratory of Excellence on Design of Alloy Metals for low-mass Structures (DAMAS)（洛林大学低质量结构合金设计卓越实验室（DAMAS））
通过高压扭转制备镁-石墨烯界面边界，提升镁氢化物反应动力学，揭示界面工程对氢存储材料性能的影响。
2026-05-13 cond-mat.mtrl-sci
The role of pressure on the magnetism of bilayer graphene
我们研究了压力对双层石墨烯中的空位引起的局域磁矩的影响。通过使用平均场哈伯德模型，我们解决了两个不等价的类型的空位出现在Bernal堆叠双层石墨烯。我们发现，通过在垂直于层的方向上施加压力的临界值的Hubbard相互作用所需的系统的降低。这种效应对于一种类型的空位特别增强，并且可以直接推广到Bernal堆叠和石墨中的多层石墨烯。目前的结果清楚地表明，多层石墨烯的磁性行为可以受到机械横向变形的影响。
2011-05-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
High pressure synthesis and structural study of AuGa2 intermetallic compound
本文提出在室温、低于1 GPa的极低压力下直接反应合成AuGa2金属间化合物的新方法，相比传统高温合成更经济环保，并有望推广至其他金属间化合物的高压非热合成。
2025-07-01 cond-mat.mtrl-sci
