包括銅和金在內的多種過渡金屬已被成功地用作石墨烯生長的基底。另一方面，在銀上生長石墨烯一直具有挑戰性，因此，迄今為止尚未實現通過將石墨烯和銀結合用于改善電極穩定性和增強有機發光二極管和生物傳感中的表面等離子體共振的現實應用，我們通過低溫等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）在銀上快速生長納米晶多層石墨烯，X射線光電子能譜（XPS）和截面環形暗場掃描透射電子顯微鏡（ADF-STEM）。這些結果揭示了具有渦輪層堆疊的納米晶石墨烯結構，提出了石墨烯在銀上的PECVD生長機制。多層石墨烯還可以在空氣暴露5個月后為底層銀表面提供良好的長期保護，防止其氧化。因此，這一發展為實現基于石墨烯保護的銀表面和電極以及混合石墨烯-銀等離子體的技術應用鋪平了道路。
圖1.翻轉Ag/Ti/Si襯底并將其放置在樣品支架上以在Ag上直接PECVD石墨烯生長的示意圖。
圖2:（a） PECVD石墨烯在不同生長時間（5、10和15分鐘）的銀上的代表性拉曼光譜。（b）石墨烯生長后轉移到SiO
2靶基板上。移除石墨烯后的生長襯底也與SiO
2靶襯底并排包括，以證明在移除石墨烯之前石墨烯在其上的完全覆蓋。比例尺為1cm。（c）不同生長時間的樣品的拉曼強度比I（D）/I（G）和I（2D）/I（G）。（d） 從I（d）/I（G）比率和方程式1中提取的不同樣品的石墨烯粒度。（e） 不同生長時間的樣品的I（D）/I（D′）比值和（f）不同生長時間樣品的2D峰的半峰全寬（fwhm）。
圖3.在（a）15、（b）10和（c）5分鐘的生長時間下，銀樣品上PECVD石墨烯的2D峰位置“pos（2D）”與G峰位置“pos（G）”，根據Lee等人的分析，顯示所有樣品中的輕微空穴摻雜和壓縮應變，應變的正值對應于拉伸應變。
圖4.過CFD模擬獲得的石墨烯生長翻轉襯底周圍氣體速度分布的側視圖。
圖5.PECVD工藝之后快速獲得的生長時間為（a，e）15，（b，f）10，（c，g）5分鐘的XPS Ag 3d和O1s光譜，以及參考樣品（d，h）的XPS Ag3d和O1S光譜，顯示了PECVD工藝后所有樣品的氧化銀組分大大減少。
圖6.長時間為（a，d）15、（b，e）10和（c，f）5分鐘的石墨烯樣品的截面ADF-STEM圖像。插圖顯示了盒裝區域內的平均強度分布。橙色虛線是為了更好地揭示石墨烯層的數量。
圖7.PECVD生長的多層石墨烯堆疊順序的TEM研究：（a）多層石墨烯樣品的平面圖的TEM圖像；（b） （a）的FFT；（c） 多層石墨烯樣品的電子衍射圖像。
圖8.提出了PECVD石墨烯在銀上的生長機制。
相關研究成果由臺灣師范大學Nai-Chang Yeh等人2023年發表在ACS Applied Materials & Interfaces (https://doi.org/10.1021/acsami.2c21809)上。原文：Low-Temperature Direct Growth of Nanocrystalline Multilayer Graphene on Silver with Long-Term Surface Passivation。
轉自《石墨烯研究》公眾號
