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oe1(光电查) - 科学论文

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出版时间
  • 2019
研究主题
  • B2. 半导体III-V族材料 A3. 金属有机化学气相沉积 B1. 氮化物 A1. 晶体结构 A1. 杂质
应用领域
  • 材料科学与工程
机构单位
  • National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)
  • Nagoya University
143 条数据
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  • 铜硅合金上六方氮化硼的生长：形貌与大尺寸晶畴

    摘要： 可控合成高质量六方氮化硼（h-BN）对基于范德华异质结构的二维器件工业化应用至关重要。目前学界通过化学气相沉积法在铜基底上合成h-BN投入了大量努力——该技术已成功应用于石墨烯生长。然而h-BN的合成进展显著滞后，实现毫米级单晶畴区并可靠调控其形貌仍具挑战性。本研究通过简单引入微量硅，成功将铜基底上h-BN的成核密度降低两个数量级以上，从而获得最大横向尺寸达0.25毫米的大尺寸三角形单晶畴区。此外，通过调控生长温度可使畴区形貌从针状、树状和叶状突起转变为三角形。硅的引入改变了生长机制，使其从附着限制模式转变为扩散限制模式，从而在纯铜基底上罕见地形成了枝晶状畴区。研究采用相场模型揭示了硼氮扩散、脱附、通量及反应活性变量相关的生长动力学过程，并阐释了形貌演化机理。该工作为制备大尺寸h-BN单晶及理解形貌演变规律提供了重要启示。

    关键词： 大尺寸域，氮化硼，生长，形貌，化学气相沉积

    更新于2025-11-21 11:18:25

  • 铜表面石墨烯涂层因低缺陷重叠结构而具有优异的耐腐蚀性

    摘要： 如今，超薄石墨烯涂层能为多种金属提供显著的抗腐蚀?；?，但不同研究中关于石墨烯涂层抗腐蚀机制的报道存在很大差异和矛盾。本研究系统考察了不同缺陷程度的石墨烯涂层在铜表面的防腐行为。结果表明，无论石墨烯层数多少，所有石墨烯涂层的铜都比热处理铜表现出更优异的耐腐蚀性。特别是双层石墨烯涂层的防腐性能最为有效，腐蚀介质需要经过较长路径才能到达铜与石墨烯的界面。单层石墨烯的耐腐蚀性次于双层石墨烯，而多层石墨烯较差的耐腐蚀性是由于高缺陷值增加了腐蚀路径，导致氯离子更容易通过缺陷迁移。因此，石墨烯涂层的抗腐蚀能力主要取决于缺陷密度而非层数——若含有高缺陷值，多层石墨烯涂层可能不会表现出更好的防腐性能。

    关键词： 石墨烯、电偶腐蚀、层数、扫描振动电极技术、化学气相沉积、缺陷

    更新于2025-11-21 11:08:12

  • 非均匀石墨烯在液态铜上超快转变为高质量均匀单层薄膜

    摘要： 合成层数可控的均匀石墨烯薄膜至关重要，因为其性能强烈依赖于层数。虽然铜基底化学气相沉积（CVD）法已被广泛用于制备大面积石墨烯薄膜，但固态铜和液态铜上的生长分别存在厚度均匀性差（伴随大量多层结构）和即便经过数小时长时间生长仍难以形成连续薄膜的问题。我们发现，最初在固态铜箔上生长的不均匀石墨烯薄膜可在3分钟内快速转变为液态铜上连续均匀的单层石墨烯薄膜。此外，与原始固态铜箔上生长的薄膜相比，所得薄膜具有更大的晶粒尺寸、更高的品质、更优异的光电性能以及在有机发光二极管（OLED）应用中更好的表现。通过碳同位素标记技术，我们揭示了液态铜上石墨烯从多层到单层的转变经历了刻蚀-"自对准"-融合过程。这种两步CVD方法不仅为快速生长均匀单层石墨烯薄膜开辟了新途径，也为其他二维材料（如单层六方氮化硼）均匀单层的可控生长提供了重要参考。

    关键词： 薄膜、二维材料、化学气相沉积、层数、石墨烯

    更新于2025-11-14 17:03:37

  • 氧化锗纳米纤维的室温合成及其作为发光自清洁表面的潜在应用

    摘要： 采用四氯化锗为前驱体，在常压气相条件下通过液滴辅助生长与塑形（DAGS）化学法合成了氧化锗纳米丝（GNFs）。该工艺制备的非晶态GNFs长度为1-10微米，直径80-110纳米。通过调节不同相对湿度值，证实了气相湿度对纳米丝合成的关键作用。这种新型GNFs在紫外至浅蓝光区呈现强发光特性，且经硅烷分子简单处理后，发光GNF纳米丝还能获得自清洁与超疏水性能。

    关键词： 硅纳米丝、化学气相沉积、DAGS化学法、氧化锗纳米丝、自清洁表面

    更新于2025-11-14 15:18:02

  • 铜薄膜上单步化学气相沉积法生长hBN/石墨烯异质结构

    摘要： 在本研究中，我们通过单次化学气相沉积工艺成功在铜薄膜上生长了hBN/石墨烯异质结构。首个且最令人惊讶的发现是：尽管石墨烯是第二步沉积的，但它却生长在hBN下方并与铜膜相邻——这一结论通过截面透射电镜分析和X射线光电子能谱深度剖析得以确认，这些技术从化学层面确定了hBN与石墨烯的相对位置。我们还研究了不同生长条件对石墨烯/hBN异质结构的影响。结果表明：当压力为200托、氢气流速为200标准立方厘米/分钟（约1:1 H2/N2比例）时，能获得最高品质的石墨烯，经过120分钟生长时间可实现完全表面覆盖。所得石墨烯薄膜厚度约为6-8层，纳米晶石墨烯的晶粒尺寸根据生长条件不同介于15-50纳米之间。

    关键词： XPS深度剖析、铜薄膜、透射电子显微镜分析、hBN/石墨烯异质结构、化学气相沉积

    更新于2025-11-14 14:32:36

  • 化学气相沉积金刚石

    摘要： 钻石在机械、化学和物理领域具有最极端的特性。合成钻石的制造方法多种多样。通过多种工艺可在不同材料上沉积金刚石层。其中最可靠且首选的方法是化学气相沉积法。针对CVD涂层已开展了大量研究，从最初发表的成果到最新进展，涌现出了一系列技术发展。目前已讨论了不同CVD工艺的技术参数及其局限性。气体流速、施加功率、压力提升及温度范围是沉积CVD金刚石的重要参数。

    关键词： 等离子体装置，热丝，化学气相沉积

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 六方氮化硼缓冲层上SiO2衬底生长石墨烯

    摘要： 通过在绝缘体衬底上插入六方氮化硼（h-BN）缓冲层实现石墨烯的一步生长工艺，有望因缓解石墨烯与绝缘体间的界面相互作用并提升衬底平整度，显著改善石墨烯器件的电子传输性能。本研究无需机械转移步骤，通过直接化学气相沉积（CVD）成功制备了石墨烯/h-BN/SiO?异质结构。研究发现h-BN能促进SiO?上的石墨烯生长，而无h-BN层时石墨烯生长极其困难。采用微拉曼光谱和近边X射线吸收精细结构（NEXAFS）光谱分析了石墨烯与h-BN的电子结构。B和N的K边NEXAFS显示h-BN/SiO?和石墨烯/h-BN/SiO?中均存在化学式为BN???O?（x=1,2,3）的替代氧杂质。石墨烯/h-BN/SiO?中的氧替代杂质数量是h-BN/SiO?的两倍，推测源于石墨烯生长过程中与SiO?及甲醇所含氧的反应。石墨烯/h-BN/SiO?中石墨烯与h-BN的界面相互作用较弱。本研究表明CVD生长的h-BN层可作为优质缓冲层，既支持直接在其上生长石墨烯，又能减少与绝缘体衬底的相互作用。

    关键词： 近边X射线吸收精细结构、六方氮化硼、化学气相沉积、缓冲层、石墨烯

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 横向过渡金属二硫化物异质结构的生长序依赖性应变变化

    摘要： 理解横向异质结构过渡金属二硫化物（hTMD）的异质结对于利用单个TMD的综合光电特性实现多种应用至关重要，但晶格失配与衬底相互作用的混杂效应阻碍了相关研究。本研究系统考察了化学气相沉积法制备的由二硫化钼（MoS2）和二硒化钼（MoSe2）构成的横向hTMD中的应变现象。通过对比受控生长顺序获得的同源TMD与hTMD，发现光致发光行为随衬底相互作用和相对晶格失配呈现系统性变化。在异质结附近，具有较大晶格常数（a）的TMD因晶格诱导应变呈现光致发光（PL）红移，而较小a的TMD则呈现相反趋势。这些效应会通过衬底相互作用产生的拉伸应变以叠加或倍增方式增强。此外，PL对比表明：从核心边缘生长的壳层区域表现出较弱的衬底相互作用，这与独立生长于壳层上的壳层区域形成鲜明对比。本研究为横向hTMD异质结提供了多应用场景下的深度认知。

    关键词： 光致发光、横向异质结构、应变、过渡金属二硫化物、化学气相沉积

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 难熔金属上石墨烯的化学气相沉积：在更高温度下生长的尝试

    摘要： 大面积石墨烯通常通过在约1000°C下于铜或镍催化剂上进行化学气相沉积生长。对多数材料而言，高温会带来高质量产物，但关于更高温度下生长石墨烯的报道却很少。因此，本研究系统探究了难熔金属（即具有极高熔点的金属）上的石墨烯沉积过程，详细给出了生长参数与材料表征结果。在钽这种碳沉积过程中易形成碳化物的金属上，由于过量碳在体相金属中的化学吸附，生长模式为单层。在铼上（极端条件除外）不会形成碳化物，这极大简化了生长情况。鉴于铼中相对较高的碳溶解度，必须限制生长温度以避免因碳偏析导致进入以多层石墨烯为主导的生长状态。虽未达到预期效果，但仍获得了质量尚可的石墨烯。例如在钽上，石墨烯与衬底间的残余键会降低石墨烯的结晶质量。尽管难熔金属蚀刻存在困难，本研究也探索了石墨烯的转移技术。该研究有助于从基础层面理解难熔金属上石墨烯生长的理论与技术。

    关键词： 难熔金属、石墨烯、化学气相沉积、高温生长

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 退润湿钴基底上应变石墨烯的拉曼分析

    摘要： 石墨烯通过在烃类前驱体等温暴露阶段的碳原子扩散生长于钴表面，随后在冷却过程中析出。这种主要应用于镍催化剂的方法虽能生成连续但非均匀的石墨烯层，且单层与多层石墨烯区域共存。借助对仍附着于催化剂的石墨烯进行拉曼成像分析，我们得以探究声子模式畸变（相对于经典单层材料特征）的可能成因，综合考虑了光学效应、掺杂、多层岛状结构及应变等因素。研究表明，某些各向同性观测结果可解释为金属间断处叠加单轴分量的应变所致，并推测该应变源于石墨烯与钴热膨胀系数的差异。本文证实：在高碳溶解度催化剂上生长的石墨烯不均匀性，并非总与过量析出直接相关。原位石墨烯中应变的发现，为通过生长过程中的应变工程直接调控电子态密度提供了可能。

    关键词： 应变、石墨烯、显微拉曼、钴、化学气相沉积

    更新于2025-09-23 15:23:52