使用原子力显微镜，我们探测了并五苯分子在石墨烯上的生长，石墨烯通过化学气相沉积制备并转移到300nm厚的SiO₂衬底上。这种石墨烯的形貌具有两个重要性质。首先，它的表面由具有不同取向的褶皱组成，其次，它有几个多层石墨烯区域分布在单层石墨烯表面上。在这种折叠的石墨烯特征上，我们真空蒸发并五苯，并观察到平均高度为~15 nm的三维岛。它们的取向与褶皱平行或垂直，并且它们也主要沿着石墨烯的对称轴取向。室温蒸发石墨烯上并五苯岛的取向分布较广。相反，大多数在60°C下蒸发的并五苯岛相对于褶皱方向的取向为30°。我们观察到褶皱作为并五苯分子表面传输的潜在屏障。此外，我们根据接触角测量研究的石墨烯表面能的极性成分减少来解释石墨烯上并五苯岛的3D生长。
 
图1.（a） 将CVD石墨烯的2×2μm² AFM图像转移到300nm厚的SiO₂上。明亮的特征代表石墨烯中的褶皱。高度刻度为5纳米。（b） 表面型石墨烯（面板a）上的各种褶皱的几何形状分别沿着线轮廓1、2和3的高度轮廓。
 
图2:（a） 室温下并五苯在CVD石墨烯上亚单层生长的5×5μm² AFM形貌图像。（b） 石墨烯上并五苯岛的高分辨率500×500nm² AFM图像。高度刻度为20纳米。白色特征对应于并五苯群岛。石墨烯表面的细线是吸引并五苯分子的各种褶皱。（c） 原子力显微镜图像中石墨烯上并五苯相对于垂直轴的取向分布的极性直方图。（d） 石墨烯上折叠方向的极性直方图。（e） SLG（最左边的直方图）和MLG（最右边的直方图）上岛屿高度的概率密度直方图。数据来自面板（a）中所示的岛屿。
 
图3.（a） 在60°C温度下在CVD石墨烯上蒸发的3D并五苯岛的3×3μm² AFM图像。高度刻度为20纳米。白色棒状特征代表褶皱上的并五苯岛。（b） 显示石墨烯层上的岛相对于面板（a）中所示图像的垂直轴的角度分布的直方图。（c） 石墨烯折叠角度分布的极性直方图。（d） SLG（最左边的直方图）和MLG（最右边的直方图）上岛屿高度的概率密度直方图。数据来自面板（a）中所示的岛屿。
 
图4. 在室温（a）和60°C（b）下蒸发的石墨烯上的代表性并五苯岛的AFM特写。褶皱的主要方向用绿色虚线表示。代表并五苯岛最快生长方向的（100）晶格平面的法线用黑色箭头标记。面板（a）和（b）的高度刻度分别为20和30nm。（c） 实线表示Ripley的K函数的平方根除以π，分别是在25°c和60°c的衬底温度下蒸发的岛之间距离的函数。填充区域表示通过随机分布岛屿的蒙特卡罗模拟获得的范围。

 
图5.（a）室温下在CVD石墨烯上蒸发的3D并五苯岛的3×3μm² AFM图像。高度刻度为20纳米。白色棒状特征代表褶皱上的并五苯岛。岛的平均高度为～15纳米。从图像中可以清楚地看到，并五苯岛有强烈的垂直于褶皱生长的趋势。（b） 交叉和非交叉并五苯岛的分布与褶皱高度的函数关系。虚线表示具有相应平均值和标准偏差的高斯函数。（c） 交叉和非交叉并五苯岛的分布是褶皱宽度的函数。

 
图6.（a） 将CVD石墨烯转移到蓝宝石衬底上的3×3μm² AFM图像。明亮的椭圆形是PMMA残留物。折叠的曲率是高密度的脊。高度刻度为10纳米。（b） 将CVD石墨烯转移到蓝宝石上的并五苯岛的3×3μm² AFM图像。并五苯岛的高度为11±2nm。并五苯在石墨烯/蓝宝石上以3D生长模式生长。高度刻度为20纳米。
 
       相关研究成果由新戈里察大学Manisha Chhikara等人2023年发表在ACS Omega (https://doi.org/10.1021/acsomega.3c03174)上。原文：Role of Graphene Topography in the Initial Stages of Pentacene Layer Growth。

转自《石墨烯研究》公众号