使用原子力顯微鏡，我們探測(cè)了并五苯分子在石墨烯上的生長(zhǎng)，石墨烯通過化學(xué)氣相沉積制備并轉(zhuǎn)移到300nm厚的SiO
2襯底上。這種石墨烯的形貌具有兩個(gè)重要性質(zhì)。首先，它的表面由具有不同取向的褶皺組成，其次，它有幾個(gè)多層石墨烯區(qū)域分布在單層石墨烯表面上。在這種折疊的石墨烯特征上，我們真空蒸發(fā)并五苯，并觀察到平均高度為~15 nm的三維島。它們的取向與褶皺平行或垂直，并且它們也主要沿著石墨烯的對(duì)稱軸取向。室溫蒸發(fā)石墨烯上并五苯島的取向分布較廣。相反，大多數(shù)在60°C下蒸發(fā)的并五苯島相對(duì)于褶皺方向的取向?yàn)?0°。我們觀察到褶皺作為并五苯分子表面?zhèn)鬏數(shù)臐撛谄琳稀４送猓覀兏鶕?jù)接觸角測(cè)量研究的石墨烯表面能的極性成分減少來解釋石墨烯上并五苯島的3D生長(zhǎng)。
圖1.（a） 將CVD石墨烯的2×2μm
2 AFM圖像轉(zhuǎn)移到300nm厚的SiO
2上。明亮的特征代表石墨烯中的褶皺。高度刻度為5納米。（b） 表面型石墨烯（面板a）上的各種褶皺的幾何形狀分別沿著線輪廓1、2和3的高度輪廓。
圖2:（a） 室溫下并五苯在CVD石墨烯上亞單層生長(zhǎng)的5×5μm
2 AFM形貌圖像。（b） 石墨烯上并五苯島的高分辨率500×500nm
2 AFM圖像。高度刻度為20納米。白色特征對(duì)應(yīng)于并五苯群島。石墨烯表面的細(xì)線是吸引并五苯分子的各種褶皺。（c） 原子力顯微鏡圖像中石墨烯上并五苯相對(duì)于垂直軸的取向分布的極性直方圖。（d） 石墨烯上折疊方向的極性直方圖。（e） SLG（最左邊的直方圖）和MLG（最右邊的直方圖）上島嶼高度的概率密度直方圖。數(shù)據(jù)來自面板（a）中所示的島嶼。
圖3.（a） 在60°C溫度下在CVD石墨烯上蒸發(fā)的3D并五苯島的3×3μm
2 AFM圖像。高度刻度為20納米。白色棒狀特征代表褶皺上的并五苯島。（b） 顯示石墨烯層上的島相對(duì)于面板（a）中所示圖像的垂直軸的角度分布的直方圖。（c） 石墨烯折疊角度分布的極性直方圖。（d） SLG（最左邊的直方圖）和MLG（最右邊的直方圖）上島嶼高度的概率密度直方圖。數(shù)據(jù)來自面板（a）中所示的島嶼。
圖4. 在室溫（a）和60°C（b）下蒸發(fā)的石墨烯上的代表性并五苯島的AFM特寫。褶皺的主要方向用綠色虛線表示。代表并五苯島最快生長(zhǎng)方向的（100）晶格平面的法線用黑色箭頭標(biāo)記。面板（a）和（b）的高度刻度分別為20和30nm。（c） 實(shí)線表示Ripley的K函數(shù)的平方根除以π，分別是在25°c和60°c的襯底溫度下蒸發(fā)的島之間距離的函數(shù)。填充區(qū)域表示通過隨機(jī)分布島嶼的蒙特卡羅模擬獲得的范圍。
圖5.（a）室溫下在CVD石墨烯上蒸發(fā)的3D并五苯島的3×3μm
2 AFM圖像。高度刻度為20納米。白色棒狀特征代表褶皺上的并五苯島。島的平均高度為～15納米。從圖像中可以清楚地看到，并五苯島有強(qiáng)烈的垂直于褶皺生長(zhǎng)的趨勢(shì)。（b） 交叉和非交叉并五苯島的分布與褶皺高度的函數(shù)關(guān)系。虛線表示具有相應(yīng)平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的高斯函數(shù)。（c） 交叉和非交叉并五苯島的分布是褶皺寬度的函數(shù)。
圖6.（a） 將CVD石墨烯轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石襯底上的3×3μm
2 AFM圖像。明亮的橢圓形是PMMA殘留物。折疊的曲率是高密度的脊。高度刻度為10納米。（b） 將CVD石墨烯轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石上的并五苯島的3×3μm
2 AFM圖像。并五苯島的高度為11±2nm。并五苯在石墨烯/藍(lán)寶石上以3D生長(zhǎng)模式生長(zhǎng)。高度刻度為20納米。
相關(guān)研究成果由新戈里察大學(xué)Manisha Chhikara等人2023年發(fā)表在ACS Omega (https://doi.org/10.1021/acsomega.3c03174)上。原文：Role of Graphene Topography in the Initial Stages of Pentacene Layer Growth。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
