Evolution of graphene growth on Cu and Ni studied by carbon isotope labeling
大面积石墨烯是一种新材料，其特性使其成为先进的电子设备的理想材料1。最近，石墨烯和使用碳氢化合物在金属基底（如Ni和Cu）上的少层石墨烯的化学气相沉积（CVD）已被证明是一种有前途的技术2 -5。在最近的出版物中已经提出，Ni上的石墨烯生长通过C偏析2或沉淀3发生，而Cu上的石墨烯生长通过表面吸附5发生。在这封信中，我们使用了碳同位素标记技术来阐明生长动力学，并明确地表明，石墨烯生长在铜是通过表面吸附，而在镍是通过偏析沉淀。需要理解石墨烯生长的演变以及因此生长机制以获得均匀的石墨烯膜。这封信中给出的结果清楚地表明，表面吸附优于沉淀来生长石墨烯，因为它是一个自限制过程，因此是可制造的。
2009-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Low-Contact-Resistance Graphene Devices with Nickel-Etched-Graphene Contacts
石墨烯基晶体管的性能通常受到金属-石墨烯接触两端的大电阻的限制。我们报告了一种实现石墨烯晶体管超低电阻金属接触的方法。通过在氢气中进行金属催化蚀刻的过程，在石墨烯中产生具有锯齿形边缘的多个纳米尺寸的凹坑，这些凹坑与沉积的镍金属化形成强化学键，用于源极-漏极接触，而不需要进一步退火。在电极金属化之前的这种容易的接触处理导致在单层石墨烯场效应晶体管中低至100 ohm-um的接触电阻，以及在双层石墨烯晶体管中低至11 ohm-um的接触电阻。该处理与互补金属氧化物半导体制造工艺兼容，并且在满足未来集成电路中石墨烯集成所需的接触性能方面具有很大的希望。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene-Passivated Nickel as an Oxidation-Resistant Electrode for Spintronics
我们报告了石墨烯钝化的铁磁电极（GPFE）的自旋器件。GPFE被示出作为自旋极化的抗氧化电极。通过易于扩展的化学气相沉积（CVD）工艺用几层石墨烯直接涂覆镍允许在暴露于空气时保留未氧化的镍表面。完整的参考隧穿自旋阀结构的制造和测量表明，GPFE被保持为自旋极化器，并且石墨烯涂层的存在导致磁阻的特定符号反转。因此，这项工作突出了一种新的抗氧化自旋源，进一步解锁低成本的湿化学过程的自旋电子器件。
2014-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin and charge distributions in Graphene/Nickel (111) substrate under Rashba spin-orbital coupling
为了理解Rashba自旋轨道相互作用和铁磁邻近效应之间的耦合因子，我们设计了一个Monte Carlo算法来模拟室温Rashba材料石墨烯/镍（111）衬底在有限温度下的自旋和电荷分布。我们观察到，汇率波动率是在石墨烯中产生巨大的Rashba自旋轨道分裂的关键因素。更重要的是，我们监测Rashba自旋分裂现象，自旋极化电子可能会从两个相对的边缘时，加热逃逸。然而，逃逸电子在内部区域呈现高斯分布，这对于自旋电子学工程师优化自旋态探测效率是重要的。此外，我们研究了我们的Monte Carlo模型是否可以解释为什么在石墨烯/镍（111）衬底实验观察到室温Rashba效应。所有结果均以物理单位表示。
2020-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Nickel intercalation in epitaxial graphene on SiC(0001): a novel platform for engineering two-dimensional heterostructures
Istituto Nanoscienze–CNR（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）；NEST-Scuola Normale Superiore（NEST-比萨高等师范学院）；Department of Physical Science, Earth, and Environment, University of Siena（锡耶纳大学地球与环境物理科学学院）；Graphene Laboratories, Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学石墨烯实验室）
本研究在SiC(0001)上外延石墨烯中实现可控Ni插层，构建兼具保留石墨烯能带结构与稳定界面磁性的二维异质结构，为磁性石墨烯基异质结构的可扩展制备及自旋电子器件应用开辟新途径。
2026-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Oxidation-resilient structural modifications in Nickel-functionalized 3D-graphene for hydrogen storage applications
Istituto Nanoscienze–CNR（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）；NEST-Scuola Normale Superiore（新实验科学与技术学院-高等师范学校）；Department of Physical Science, Earth, and Environment, University of Siena（锡耶纳大学地球与环境物理科学系）；Institute of Sensor and Actuator Systems, TU Wien（维也纳工业大学传感器与致动器系统研究所）；CNR - Istituto Officina dei Materiali (IOM)（意大利国家研究委员会材料工厂研究所）
本研究通过镍纳米颗粒功能化三维石墨烯，结合扫描电镜、X射线光电子能谱等表征手段，探究其对氢吸附与抗氧化性的影响，为提升储氢材料稳定性提供了潜在策略。
2026-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Growth of large-area single- and bi-layer graphene by controlled carbon precipitation on polycrystalline Ni surfaces
我们报道了在大气化学气相沉积（CVD）过程中通过在多晶Ni薄膜表面上控制碳沉淀来生长主要由一层或两层石墨烯组成的石墨烯膜。控制CVD过程中的甲烷浓度和石墨烯生长过程中的衬底冷却速率可以显著提高厚度均匀性。结果，单层或双层石墨烯区域占据高达87%的膜面积。单层覆盖率占整个膜的5-11%。这些区域扩展穿过下面的多晶Ni膜的多个晶界。具有多层石墨烯/石墨（>2层）的位点的数密度随着冷却速率降低而降低。这些膜也可以转移到其他衬底上，并且它们的尺寸仅受Ni膜和CVD室的尺寸限制。在这里，我们展示了形成的膜大至1英寸2。这些发现代表了制造大规模高质量石墨烯样品的重要一步。
2009-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of spin-glass behavior in nickel adsorbed few layer graphene
通过首先通过改进的Hummers方法合成氧化石墨（GO），然后还原含有GO和$Ni^{2+}$两者的溶液来制备镍吸附的石墨烯。EDX分析显示存在31原子%的镍。在2 K~300 K温度范围内进行了直流和交流磁场下的磁化强度测量。零场冷却和场冷却的磁化强度数据表明，在20 K左右的温度明显的不可逆性。交流磁化率数据的分析进行了Vogel-Fulcher以及幂律。从动态标度分析的微观翻转时间$τ_{0}\sim 10^{-13} s$和临界指数$zν=5.9\pm0.1$，发现在系统中的常规自旋玻璃的存在。估算了自旋玻璃转变温度为19.5 K。用指数为0.6的拉伸指数函数解释了热释磁（TRM）的衰减。从结果可以得出结论，吸附镍的石墨烯表现得像一个自旋玻璃。
2012-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
"Inside Out" Growth Method for High-Quality Nitrogen-Doped Graphene
通过利用镍的催化性能和氮原子在其本体中的溶解度来制备镍上的高质量氮掺杂石墨烯。在标准化学气相沉积程序之后，将先前掺杂氮的镍衬底暴露于含碳前体，使得分离到表面的氮原子保持被捕获在生长的石墨烯网络中。通过扫描隧道显微镜和X射线光电子能谱学的形态和化学表征表明，该过程产生平坦、宽、连续的氮掺杂石墨烯层。实验结果结合一个彻底的密度泛函理论调查可能的结构模型，以获得一个清晰的描述，在原子尺度上观察到的石墨烯网格中的氮原子的各种配置。这种生长方法具有潜在的可扩展性，适用于生产具有明确定义的氮中心的高性能纳米器件，可在几个应用领域中用作无金属碳基催化剂，例如电化学，能量存储，气体存储/传感或废水处理。
2020-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Atomic, electronic and magnetic structure of graphene/iron and nickel interfaces: theory and experiment
第一性原理计算的碳覆盖的镍和铁基板上的原子，电子和磁性结构的影响表明，在金属基板的原子上的原子间距离和磁矩的变化微不足道。单层和少层石墨烯对铁表面的覆盖引起层之间的轨道占据和交换相互作用的显著变化，而镍基板的情况下，轨道有序和交换相互作用的变化要小得多。实验测量表明Fe@C纳米颗粒中存在铁磁性fcc-铁和Ni@C纳米颗粒的超顺磁性行为。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Growth of Highly Crystalline Nickel Particles by Diffusional Capture of Atoms
我们报告了一种新的方法来实现高度结晶的镍纳米粒子的生长在一个扩展的范围内的尺寸（直径高达100纳米）和时间尺度（长达几个小时）的扩散运输的组成原子。所提出的实验程序提供了所得颗粒的形态的控制，并产生适合于贵金属壳的外延沉积和具有改进的催化性能的材料的制备的贱金属纳米晶体。报道的沉淀系统也提供了一个很好的模型，用于测试扩散驱动的生长机制，专门为所描述的还原过程。
2013-04-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Contact Resistance Study of Various Metal Electrodes with CVD Graphene
在这项研究中，各种金属的化学气相沉积（CVD）单层石墨烯的接触电阻进行了研究。转移长度法（TLM）的结构与不同的宽度和接触之间的分离已经制造和电特性在环境空气和真空条件。电触点由五种金属制成：金、镍、镍/金、钯和铂/金。石墨烯和金之间的接触电阻观察到92 Ωμm的最低值，在施加的背栅偏压为-40 V时从背栅器件中提取。与在环境条件下进行的测量相比，在真空下进行的测量显示出更大的接触电阻值。在氩气-95%/氢气-5%气氛中在450°C下处理退火1小时导致降低接触电阻值，这归因于金属与石墨烯之间的粘附力的增强。在这项工作中提出的结果提供了一个概述潜在的接触工程的高性能石墨烯为基础的电子器件。
2022-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of Magnetic Ni Clusters on Graphene Scaffold after High Vacuum Annealing
采用电子束沉积法，以CVD石墨烯为骨架，合成了磁性Ni纳米团簇。随后的簇在300和600 ℃之间进行高真空（5-8 × 10 -7 ℃）退火。采用X射线光电子显微镜、拉曼光谱、原子力显微镜和磁性测量等手段对纳米粒子的化学稳定性、光学性质和形貌变化进行了表征。在环境暴露下，观察到镍纳米颗粒被快速氧化，形成反铁磁氧化镍。在这里，我们报告说，大部分的氧化镍是在非化学计量的形式，并可以在高真空下，在温度低至300 ℃还原。重要的是，所得的退火簇是相对稳定的，并且在室温下暴露于空气三周后没有检测到进一步的氧化。
2015-11-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Uniform Graphene on Cu and Au Substrates
本文报道了用低压化学气相沉积技术在铜和金衬底上制备单层和双层石墨烯薄膜。通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜和拉曼光谱技术对薄膜进行了表征。沉积在Cu上的大横向面积石墨烯可以容易地转移到Si SiO2上。在Au衬底的情况下，吸附和扩散沉淀导致石墨烯的生长。
2021-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Reductive Functionalization of Graphenides with Nickel(II) Porphyrin Diazonium Compounds
以钾插层石墨为原料，通过还原剥离/功能化反应，成功地合成了一种新型的石墨烯/卟啉杂化材料。此外，我们直接比较了两种结构不同的卟啉衍生物，即，meso-NiTPP-N2+，其重氮基团在外围苯环的4-位上，以及新型的\b{eta} NiTPP N2+重氮阳离子，其中重氮基团直接连接到18 π电子核的\b{eta} -吡咯位置。由于空间限制，该中间生成的卟啉自由基不能攻击石墨烯的延伸的π-表面，并且在这种情况下仅可以获得薄片边缘处存在的悬挂键的官能化。所有的反应产物进行了详细的分析，通过拉曼光谱和紫外/可见光谱以及热重分析。
2018-05-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Elastic and Piezoresistive Properties of Nickel Carbides from First-Principles
由于镍作为碳纳米管和石墨烯生长的催化剂的相关性，镍-碳系统在过去几年中受到了越来越多的关注，其中可能涉及碳化镍中间体或最终形成碳化物界面层。包含Ni $_3$ C的镍-碳复合物薄膜在机械传感应用中特别令人感兴趣。由于碳化镍的亚稳定性，形成条件以及机械和电气性能之间的耦合尚未得到很好的理解。采用第一性原理电子结构方法，计算了Ni $_3$ C、Ni $_2$ C和NiC的弹性性质，以及在机械应变下电子性质的变化。我们观察到费米能级周围的电子态密度在所考虑的高达1%的应变下不发生变化，这对应于高达3GPa的应力。Ni $_3$ C电导率的相对变化范围高达约10%的最大值。
2017-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Formation of nickel-carbon heterofullerenes under electron irradiation
提出了一种通过在电子辐照下将石墨烯薄片与附着的过渡金属簇转化来制备新的金属-碳纳米物体的方法。通过分子动力学模拟研究了镍团簇与石墨烯片的转化过程。镍碳势参数（I. V. Lebedeva et al.J.Phys.Chem.C，2012，116，6572）进行了修改，以改进对该过程中富勒烯弹性能和石墨烯边缘能之间的平衡的描述。发现形成的金属-碳纳米物体的范围从具有金属贴片的杂富勒烯到由通过化学键连接的封闭富勒烯和金属簇组成的颗粒。局域结构分析揭示了原子尺度的相变机制。在高分辨透射电子显微镜（HRTEM）的实验条件下，估计了纳米粒子的平均形成时间和在电子辐照下的寿命。还模拟了高分辨透射电镜观察过程中纳米结构随时间演化的图像序列。此外，批量生产研究的金属-碳纳米物体和固体的基础上，这些纳米物体的可能性进行了讨论。
2018-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen dissociation catalyzed by carbon coated nickel nanoparticles: experiment and theory
基于实验测量和第一性原理计算的结合，我们报道了一种新型的碳基催化材料，并描述了在多层石墨烯包裹的镍纳米颗粒存在下，在室温下显著加速镁的氢化。与石墨和镍纳米颗粒的混合物相比，镁氢化速率的增加证明了所探索的纳米复合材料的固有催化性能。模拟结果表明，金属衬底的掺杂和Stone-Wales缺陷的存在使多层石墨烯从化学惰性模式转变为化学活性模式。讨论了纳米粒子的尺寸和温度对纳米粒子的影响。
2012-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Rapid synthesis of uniformly small nickel nanoparticles for the surface functionalization of epitaxial graphene
NEST, Istituto Nanoscienze–CNR and Scuola Normale Superiore（NEST，意大利国家研究委员会纳米科学研究所和比萨高等师范学院）；Department of Physical Science, Earth, and Environment, University of Siena（锡耶纳大学地球与环境物理科学学院）；Graphene Laboratories, Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工大学石墨烯实验室）
提出一种以 CTAB 为封端剂、在水溶液中快速合成平均约 11 nm 均匀 Ni 纳米颗粒的方法，并验证其可用于外延石墨烯表面功能化且在 550°C 下保持结构稳定。
2024-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Destruction of graphene by metal adatoms
本文计算了各种金属吸附原子和小金属团簇存在下石墨烯中单空位和双空位的形成能。结果表明，过渡金属杂质，如铁，镍，特别是钴显着降低空位形成能，而金杂质几乎没有影响的空位的特性。这一结果突出表明，需要采取特殊措施，以保护石墨烯免受过渡金属铅的损害。
2009-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Predictive modeling of solidification during laser additive manufacturing of nickel superalloys: Recent developments, future directions
与传统制造工艺相比，增材制造（AM）工艺生产的零件具有更好的物理、化学和机械性能。在AM工艺中，复杂的零件几何形状是由多组分合金粉末以逐层的方式通过多道激光熔化、固化和固态相变在较短的制造时间内以最小的表面精加工以合理的成本生产的。然而，越来越需要通过例如应力消除热处理和热等静压对制造的部件进行后处理，以始终实现均匀的微观结构和性能。AM工艺中的凝固控制晶粒的尺寸、形状和分布、生长形态、元素偏析和沉淀、随后的固态相变以及最终的材料性质。这个过程中的关键问题与多物理场（如流体流动和热量和质量的扩散）和多尺度（长度，时间和温度范围）的挑战有关，这些挑战是由于AM加工过程中局部快速加热和冷却而产生的。通过多尺度建模和模拟，将越来越好地理解合金化学-工艺-微观组织-性能-性能在这一过程中的相互关系。
2017-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Chemical vapor deposition of carbon nanotubes on monolayer graphene substrates: reduced etching via suppressed catalytic hydrogenation using C2H4
在大多数设想的应用中，充分利用石墨烯-碳纳米管（CNT）结构需要在CNT生长步骤期间保持石墨烯层的完整性。在这项工作中，我们展示了一种控制CNT在石墨烯衬底上生长的方法，其中源烃分解和碳饱和到催化剂纳米颗粒中并从催化剂纳米颗粒沉淀之间的反应平衡向CNT生长而不是石墨烯消耗转移。通过利用C2 H4原料，我们证明了这种气体允许的低温生长抑制了不期望的催化氢化，并显著减少了石墨烯层的蚀刻，以显示具有连续的、未损坏的结构的石墨烯-CNT混合物。
2013-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Carbon chains and graphene nucleus synthesized on Ni(111) surface
在石墨烯成核之前，预测约10-13个碳原子的线性链是不同金属表面上最有利的相。然而，与理论和实验上广泛研究的石墨烯不同，金属表面上的碳链还没有被STM直接研究。在这里，我们填补了这一空白，并报告了通过脱氢丙烯分子表面偶联在Ni（111）上合成的线性碳链的STM实验。链的识别与DFT计算和建议的模型包括12个碳原子，可能被氢原子覆盖。加热到580 K导致碳链的急剧减少和新相的出现-石墨烯核与碳化镍共存。在快速退火至773 K（石墨烯合成温度）后，在Ni（111）表面上存在少量链，以及石墨烯岛和碳化镍。碳链在室温下是稳定的，并且它们的移动性由STM直接观察到。
2017-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of phosphorus effect on vacancy-mediated process in nickel alloys - an insight into Ni2Cr ordering
镍-铬合金中长程序的发展具有很大的技术意义，但对其转变的动力学和机制知之甚少。本文采用计算和实验相结合的方法研究了磷对Ni-Cr合金中化学计量比Ni_2Cr有序化速率的促进作用。制备了一系列Ni-33% Cr-x%P样品（以原子百分比计），其中磷浓度x = <0.005-0.1原子%。并在373和470°C之间老化长达3000小时。第一性原理模型认为fcc Ni与稀P作为一个合理的近似复杂的Ni-Cr-P合金系统。计算结果表明，通过与磷原子相关的空位的连续交换和旋转跳跃的空位溶质对扩散的空位输运的显着增强。这两种迁移路径的能垒至少比纯Ni溶剂中空位原子交换的能垒低0.35 eV。分析扩散模型预测，对于0.1at.%，P在400-500°C。模型预测结果与显微硬度的变化趋势吻合较好。我们用动力学有序化模型表征了显微硬度的结果，表明有序化转变的激活能显著降低。这些结果有助于衡量工业合金发展长程序的风险，这种长程序增加了强度，但降低了延展性和韧性。微量合金化元素与多余空位结合，降低空位迁移势垒，可显著促进Ni_2Cr沉淀硬化。
2019-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Tunable hybridization of electronic states of graphene and a metal surface
我们提出了一种方法来监测和控制石墨烯和金属表面的电子态之间的杂化强度。通过角分辨光电发射检查在Ni（111）上合成的高质量石墨烯层中的$π$带的分布，我们观察到一个新的“扭结”特征，其分别指示石墨烯和镍的$π$和\textit{d}状态之间的强杂化。在钾原子沉积并逐渐嵌入石墨烯/Ni（111）界面中时，“扭结”特征变得不太明显，指向钾介导的石墨烯与衬底之间的相互作用的衰减。
2008-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Growth of Large-Area Graphene Films from Metal-Carbon Melts
我们已经展示了一种用于大面积石墨烯生长的新方法，这可以导致可扩展的低成本高通量生产技术。该方法基于从熔融相生长单层或少层石墨烯膜。该过程包括在特定温度下将碳溶解在熔融金属中，然后在较低温度下使溶解的碳在熔体顶部成核和生长。用于金属-碳熔体的所检查的金属包括铜和镍。对于后者，成功地生长了原始单层石墨烯。对所得石墨烯层进行详细的显微镜和拉曼光谱表征。拉曼2D谱带的去卷积用于准确地确定所得石墨烯层中原子平面的数量并评估其质量。结果表明，我们的技术可以提供块状石墨薄膜，少层石墨烯以及高质量的单层石墨烯在金属上。我们的方法也可用于生产石墨烯-金属热界面材料，用于热管理应用。
2010-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Nanocrystal Growth on Graphene with Various Degrees of Oxidation
我们展示了一个一般的两步法生长氢氧化物和氧化物纳米晶体的铁族元素（镍，钴，铁）石墨烯上的两个程度的氧化。在水热反应条件下，在低氧化程度的石墨烯片（GS）和高氧化程度的氧化石墨（GO）上观察到了明显不同的石墨烯生长行为。在GS表面预包覆少量含氧表面基团的小颗粒扩散并重结晶为具有良好形貌的单晶氢氧化镍Ni（OH）2六方纳米片或氧化铁Fe2O3纳米棒。相比之下，预涂覆在GO上的颗粒被GO上的高浓度氧基团和缺陷钉扎而没有重结晶成明确限定的形状。调节反应温度可以组合以进一步控制在石墨烯上生长的材料。对于与石墨烯具有弱相互作用的材料，提高反应温度可导致表面物质扩散和重结晶成更大的晶体，即使在高度氧化和有缺陷的GO上。我们的研究结果提出了一种有趣的新方法来控制石墨烯上生长的纳米材料的形态，通过调整石墨烯的表面化学作为晶体成核和生长的衬底。
2010-02-18 cond-mat.mtrl-sci
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
Dynamics of graphene growth on a metal surface: a time-dependent photoemission study
应用时间相关的光电子能谱，我们解开了石墨烯的生长过程中的金属表面的化学气相沉积（CVD）。石墨烯CVD生长与二维薄膜的标准生长过程形成鲜明对比，因为它是自限制的，并且一旦合成单层石墨烯就停止。最重要的是，发现了一种亚稳态石墨烯的新相，其特征在于永久且同时的构建和解构。高质量和大面积石墨烯薄片的特征在于角分辨光电发射证明它们确实是单层的并且覆盖整个1 $\times$ 1 cm镍基底。这些发现与密集寻找用于控制层数的大石墨烯薄片的可靠合成方法具有高度相关性。
2009-05-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Free-standing bialkali photocathodes using atomically thin substrates
我们报道了高量子效率（QE）双碱金属锑化物K2 CsSb光电阴极在石墨烯薄膜上的成功沉积。这些结果为最终目标铺平了道路，即用原子级薄的保护层封装加速器技术的技术相关光电阴极，以提高寿命，同时最大限度地减少QE损失。在~3.1 eV（405 nm）处17%的QE是迄今为止在石墨烯衬底上报道的最高值，并且与在不锈钢和镍参考衬底上获得的QE相当。石墨烯上的光电阴极的光谱响应表现出K2 CsSb的特征，包括在~2.5 eV处的特征吸收。基于X射线荧光（XRF）和X射线衍射（XRD）的材料表征表明，沉积在石墨烯上的这些光电阴极的组成和晶体质量与沉积在参考衬底上的光电阴极相当。在自由悬浮的石墨烯和石墨烯涂覆的金属衬底上的K2 CsSb的光学计算和QE测量之间的定量一致性进一步证实了光电阴极和石墨烯之间的高质量界面。最后，通过拉曼光谱表征的QE和石墨烯质量之间的相关性表明，石墨烯膜中原子缺陷的密度较低导致沉积的K2 CsSb光电阴极的QE较高。
2019-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Carbon States in Carbon-Encapsulated Nickel Nanoparticles Studied by Means of X-Ray Absorption, Emission, and Photoelectron Spectroscopies
利用光电子能谱、X射线吸收谱和X射线发射谱对碳包覆镍纳米粒子的电子结构进行了表征。实验谱与在密度泛函理论框架下计算的态密度进行了比较。已经发现Ni纳米颗粒的碳壳是具有显著（约6%）量的斯通-威尔士缺陷的多层石墨烯。实验结果表明，通过提供至少两年的抗氧化屏障，金属纳米颗粒免受环境降解的影响。在空气中暴露2年导致Ni@C纳米颗粒的碳壳仅被氧化，其具有官能团的覆盖。
2011-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A Wide Optical-Gap in Fully $sp^3$-Like Hydrogenated Monolayer Graphene
Università degli Studi di Roma Tre（罗马第三大学）；INFN Sezione di Roma Tre（意大利国家核物理研究所罗马三分部）；Graphene Labs, Istituto italiano di tecnologia（意大利理工大学石墨烯实验室）；Sapienza Università di Roma（罗马智慧大学）
通过光谱表征，报道了完全sp^3杂化的氢化单层石墨烯具有6.3 eV的宽光学带隙，并揭示了氢化形态的共存。
2026-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Dissociative Mechanism from NH3 and CH4 on Ni-Doped Graphene: Tuning Electronic and Optical Properties
本研究结合DFT与SCC-DFTB多尺度模拟，揭示镍掺杂石墨烯对NH3和CH4吸附解离及氢透射的增强作用，证明其在气体分离、制氢和高灵敏传感中的优势。
2025-10-20 cond-mat.mtrl-sci
High-field-stabilized reentrant superconductivity in infinite-layer nickelate thin films
National High Magnetic Field Laboratory, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室高磁场实验室）；Department of Physics, Faculty of Science, National University of Singapore（新加坡国立大学理学院物理系）；Center for Integrated Nanotechnologies, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室集成纳米技术中心）；Department of Physics, Faculty of Science and Technology, Universitas Airlangga（艾尔朗加大学理学院物理系）；Singapore Synchrotron Light Source (SSLS), National University of Singapore（新加坡国立大学新加坡同步辐射光源）；Department of Physics, The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学物理系）
本研究在无限层镍酸盐薄膜中观察到高场稳定的重入超导电性，通过类似Jaccarino-Peter效应的补偿机制解释了低场和高场超导态，展示了在高温超导体中实现显著增强上临界场的可能性。
2026-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Strain release at the graphene-Ni(100) interface investigated by in-situ and operando scanning tunnelling microscopy
界面应变对低维材料的力学、电学和磁学性质有重要影响。在这里，我们通过扫描隧道显微镜研究了失配界面引入的应力如何影响Ni（100）表面上生长的石墨烯（Gr）层的结构。应变释放似乎是控制形态的主要因素，具有两个同时驱动力的相互作用：一方面，需要通过形成莫尔图案获得与基材的二维最佳配准，另一方面，需要通过生长的Gr薄片的局部旋转实现与转化的碳化镍层的最佳一维面内匹配。我们的工作表明，通过利用一维界面的应变，在纳米尺度上调整二维薄膜的局部性质的可能性。
2020-10-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Origin of Contact Resistance at Ferromagnetic Metal-Graphene Interfaces
边缘接触几何形状被认为在大多数非铁磁金属-石墨烯界面中产生超低接触电阻，这是由于它们的大的金属-石墨烯耦合强度。在这里，我们使用单层和少层石墨烯来检查边缘与表面接触的铁磁金属-石墨烯界面（即镍-和钴-石墨烯界面）的接触电阻。理论和实验之间获得了良好的定性一致。特别是，在理论和实验中，我们观察到边缘接触的铁磁金属-石墨烯界面的接触电阻远低于表面接触的，对于所有研究的器件，特别是对于单层石墨烯系统。我们表明，这种电阻的差异不是由于金属-石墨烯耦合强度的差异，我们使用哈密顿矩阵元素进行量化。相反，表面接触中更大的接触电阻是由界面处的自旋过滤引起的，这与边缘接触的情况相反，其中两个自旋都被传输。居里温度TC以外的温度依赖性电阻测量表明，自旋自由度确实是重要的实验测量的接触电阻。这些结果表明，有可能通过改变TC附近的温度来引起接触电阻的大的变化，从而为基于自旋的温控开关铺平了道路。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides-Based Counter Electrodes for Dye-Sensitized Solar Cells
染料敏化太阳能电池（DSSC）作为基于半导体的薄膜太阳能电池的替代物获得了相当大的兴趣。贵金属铂（Pt）通常用作制造DSSC的对电极（CE）材料。由于Pt昂贵且稀缺，因此已经探索了新材料以开发用于DSSC的具有成本效益的无Pt对电极。基于二维（2D）石墨烯的对电极已经实现了13%的最高已知功率转换效率（η），这刺激了用于开发无Pt DSSC的2D层状过渡金属二硫属化物（TMD）的研究活动。本文综述了近年来基于地球上丰富的二维TMDs（包括MoS 2、WS 2、TiS 2、FeS 2、CoS 2、NiS 2、SnS 2、MoSe 2、NbSe 2、TaSe 2、NiSe 2、FeSe 2、CoSe 2、Bi 2Se 3）及其复合材料制备低成本无铂DSSC的对电极的研究进展。此外，在薄膜的MoS 2和MoS 2基碳，石墨烯，碳纳米管（CNT），碳纳米纤维（CNFs），和聚（3，4-乙撑二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT：PSS）复合材料作为有效的对电极（CE）的DSSC的相当大的进展进行了讨论，在其电化学和光伏性能。目前，已经记录了许多基于TMD的CE的PCE值高于标准Pt CE的PCE值，所述基于TMD的CE包括沉积在Mo箔上的MoS 2和MoSe 2/薄膜、MoS 2/CNT、MoS 2/石墨烯、MoS 2/碳、MoSe 2/PEDOT：PSS、NbSe 2、FeS 2、F…
2017-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Low-friction, wear-resistant, and electrically homogeneous multilayer graphene grown by chemical vapor deposition on molybdenum
化学气相沉积（CVD）是制备大规模石墨烯（Gr）的一种有前途的方法。然而，生长在传统的金属基板，如铜或镍上的Gr的微观不均匀性导致Gr性能的空间变化，这是由于当金属基板在生产周期的冷却部分收缩时形成的长皱纹。最近，钼（Mo）已成为CVD生长的Gr的替代衬底，主要是由于一个更好的匹配的热膨胀系数的衬底和GR。我们调查的质量多层Gr生长在Mo和Gr的形态和纳米级的机械和电气性能之间的关系，和空间均匀性这些参数。用原子力显微镜（AFM）的划痕，开尔文探针力显微镜，和导电AFM，我们测量摩擦和磨损，表面电位，和局部电导率，分别。我们发现，生长在Mo上的Gr没有在其他金属上生长时常见的大皱纹，尽管它包含密集的小皱纹网络。我们证明，由于这种独特的和有利的形态，这里研究的Gr具有低摩擦，高耐磨性，和优良的均匀性的表面电位和导电性。
2019-11-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
