将垂直取向的石墨烯（VG）直接生长在价格低廉、易获得的钠钙玻璃上，可以推动其在透明电极和能源相关领域的应用。然而，在无催化绝缘衬底上低温（∼600 ℃）沉积的石墨烯通常存在缺陷密度高、结晶质量差、导电性差等问题。

有鉴于此，为了解决这个问题，北京大学刘忠范院士，张艳锋研究员报道了采用射频等离子体增强化学气相沉积（rf-PECVD）工艺，成功在高硼硅酸盐玻璃上制备了无金属催化的N掺杂VG薄膜。

文章要点

1）由于其相对较高的软化点（∼850 °C），采用高硼硅酸盐玻璃作为生长模板，可以在高达800°C的温度下生长VG薄膜，同时保持玻璃的初始形貌。

2）通过引入乙腈（CAN）作为氮源，将开发一种N掺杂的RF-PECVD工艺，以实现三个目标：1）在现有工艺的基础上，将生长温度提高200℃，高硼硅酸盐玻璃的石墨烯结晶质量有望得到明显改善；2）通过优化氮源的含量，有望在石墨烯晶格中引入以石墨化氮为主的掺杂，大大提高石墨烯的导电性；3）在低压PECVD过程中，活性氮/碳物种的传质速率加快，分布均匀，保证了VG薄膜的大面积均匀合成。

3）结果显示，在高硼硅酸盐玻璃上生长的氮掺杂（N-掺杂）VG薄膜的方阻可降至∼2.3 kΩ·sq^-1，透过率为88%，不到甲烷前驱体基PECVD获得的产物的一半。值得注意的是，这种合成路线实现了30英寸尺寸的均匀氮掺杂石墨烯玻璃，从而促进了其作为高性能可切换窗口优良电极的应用。此外，这种N掺杂的VG薄膜也被用作电催化析氢反应的高效电催化剂。

Lingzhi Cui, et al, Highly Conductive Nitrogen-Doped Vertically Oriented Graphene toward Versatile Electrode-Related Applications, ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c05662

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c05662