使用原子力顯微鏡，我們探測了并五苯分子在石墨烯上的生長，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)的并五苯島相對于褶皺方向的取向為30°。我們觀察到褶皺作為并五苯分子表面?zhèn)鬏數(shù)臐撛谄琳?。此外，我們根?jù)接觸角測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。
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，并五苯島有強烈的垂直于褶皺生長的趨勢。（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/藍寶石上以3D生長模式生長。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
