宾夕法尼亚州立大学Benjamin Huet课题组--Cu催化剂表面形态在转移CVD石墨烯中的基本局限性
大面积石墨烯的转移是技术应用开发中的关键步骤，特别是当其结构完整性和物理特性至关重要时。尽管科学界为提高转移协议的可扩展性和清洁度付出了巨大的努力，但较少的研究集中在导致裂纹、皱纹、皱褶、褶皱和机械应变形成的基本机制上，这些机制严重阻碍了过程的可靠性。在这里，我们描述了用作石墨烯化学气相沉积（CVD）催化剂的铜的表面形态如何显着影响（i）转移过程的可靠性、（ii）石墨烯的平面状态以及（iii）石墨烯一旦转移的物理性质到设备兼容的基板上。我们系统地比较了表面粗糙度跨越2个数量级的Cu箔、多晶Cu膜和外延Cu膜中高结晶度石墨烯的转移。我们的结果表明，无论采用何种转移方法，Cu模板的表面形态都是导致文献中报道的非最佳转移结果和物理性能差异的主要原因之一。这些发现提供了宝贵的见解，在考虑将石墨烯集成到功能性应用中时，鼓励使用替代性基材。
Figure 1. 石墨烯生长后铜箔（左栏），多晶铜膜（中栏）和外延铜膜（右栏）的铜表面形态比较。上图：经过轻微氧化的光学显微镜图像。中间：3D光学轮廓仪图像。底部：沿中间3D轮廓中显示箭头的2D截面。
Figure 2. 比较在铜箔（上图）和薄铜膜（下图）上生长的转移石墨烯。左列：室温下干燥24小时后，在SiO2/Si上的PMMA/Gr。中列：将PMMA/Gr在110°C退火1小时后，在SiO2/Si上的PMMA/Gr。右列：重新沉积新鲜的PMMA并除去丙酮中的PMMA后，在SiO2/Si上的石墨烯。
Figure 3. 左列：室温下干燥24小时后，PMMA/Gr沉积在SiO2/Si上。中列：重新沉积新鲜的PMMA并除去丙酮中的PMMA后，在SiO2/Si上的石墨烯。右列：去除PMMA后沉积在SiO2/Si上Gr的透镜内SEM图像。底部：顶部图像中以黑色正方形表示的区域的放大率更高的图像。
Figure 4. 上图：转移到SiO2/Si衬底上后，在Cu箔（左列）、多晶Cu膜（中列）和外延Cu膜（右列）上生长的石墨烯的AFM图像。中图：在铜箔、多晶铜膜和外延铜膜上生长的石墨烯的暗视场光学图像。底图：中图虚线正方形区域的高倍放大暗场光学图像。
相关研究成果于2020年由宾夕法尼亚州立大学Benjamin Huet课题组，发表在Carbon（doi.org/10.1016/j.carbon.2020.02.074）上。原文：Fundamental limitations in transferred CVD graphene caused by Cu catalyst surface morphology。