H2 induced etching of graphene is of significant interest to understand graphene growth process as well as to fabricate nanoribbons and various other structures. Here, we demonstrate the structure dependent H2 induced etching behavior of graphene crystals. We synthesized graphene crystals on electro-polished Cu foil by an atmospheric pressure chemical vapor deposition process, where some of the crystals showed hexagonal shaped snowflake-dendritic morphology. Significant differences in H2 induced etching behavior were observed for the snowflake-dendritic and regular graphene crystals by annealing in a gas mixture of H2 and Ar. The regular graphene crystals were etched anisotropically creating hexagonal holes with pronounced edges, while etching of all the dendritic crystals occurred from the branches of lobs creating symmetrical fractal structures. The etching behavior provides important clue of graphene nucleation and growth as well as their selective etching to fabricate well-defined structures for nanoelectronics.

1.
S.
Bae
,
H. K.
Kim
,
Y.
Lee
,
X.
Xu
,
J.
Park
,
Y.
Zheng
,
J.
Balakrishnan
,
D.
Im
,
T.
Lei
,
Y.
Song
,
Y.
Kim
,
K.
Kim
,
B.
Ozyimaz
,
J.
Ahn
,
B.
Hong
, and
S.
Iijima
,
Nat. Nanotechnol.
5
,
574
(
2010
).
2.
K. S.
Kim
,
Y.
Zhao
,
H.
Jang
,
S. Y.
Lee
,
J. M.
Kim
,
K. S.
Kim
,
J. H.
Ahn
,
P.
Kim
,
J. Y.
Choi
, and
B. H.
Hong
,
Nature
457
,
706
(
2009
).
3.
X. S.
Li
,
W. W.
Cai
,
J. H.
An
,
S.
Kim
,
J.
Nah
,
D. X.
Yang
,
R.
Piner
,
A.
Velamakanni
,
I.
Jung
,
E.
Tutuc
,
S. K.
Banerjee
,
L.
Colombo
, and
R. S.
Ruoff
,
Science
324
,
1312
(
2009
).
4.
S.
Sharma
,
G.
Kalita
,
R.
Hirano
,
S. M.
Shinde
,
R.
Papon
,
H.
Ohtani
, and
M.
Tanemura
,
Carbon
72
,
66
(
2014
).
5.
H.
Wang
,
G.
Wang
,
P.
Bao
,
S.
Yang
,
W.
Zhu
,
X.
Xie
, and
W. J.
Zhang
,
J. Am. Chem. Soc.
134
,
3627
(
2012
).
6.
Y.
Hao
,
M. S.
Bharathi
,
L.
Wang
,
Y.
Liu
,
H.
Chen
,
S.
Nie
,
X.
Wang
,
H.
Chou
,
C.
Tan
,
B.
Fallahazad
,
H.
Ramanarayan
,
C. W.
Magnuson
,
E.
Tutuc
,
B. I.
Yakobson
,
K. F.
McCarty
,
Y. W.
Zhang
,
P.
Kim
,
J.
Hone
,
L.
Colombo
, and
R. S.
Ruoff
,
Science
342
,
720
723
(
2013
).
7.
L.
Gao
,
W.
Ren
,
H.
Xu
,
L.
Jin
,
Z.
Wang
,
T.
Ma
,
L. P.
Ma
,
Z.
Zhang
,
Q.
Fu
,
L. M.
Peng
,
X.
Bao
, and
H. M.
Cheng
,
Nat. Commun.
3
,
699
(
2012
).
8.
Z.
Yan
,
J.
Lin
,
Z.
Peng
,
Z.
Sun
,
Y.
Zhu
,
L.
Li
,
C.
Xiang
,
E. L.
Samuel
,
C.
Kittrell
, and
J. M.
Tour
,
ACS Nano
6
,
9110
9117
(
2012
).
9.
W.
Wu
,
L. A.
Jauregui
,
Z.
Su
,
Z.
Liu
,
J.
Bao
,
Y. P.
Chen
, and
Q.
Yu
,
Adv. Mater.
23
(
42
),
4898
4903
(
2011
).
10.
H.
Zhou
,
W. J.
Yu
,
L.
Liu
,
R.
Cheng
,
Y.
Chen
,
X.
Huang
,
Y.
Liu
,
Y.
Wang
,
Y.
Huang
, and
X.
Duan
,
Nat. Commun.
4
,
2096
(
2013
).
11.
S.
Zhu
,
Q.
Li
,
Q.
Chen
,
W.
Liu
,
X.
Li
,
J.
Zhang
,
Q.
Wang
,
X.
Wang
, and
H.
Liu
,
RSC Adv.
4
,
32941
32945
(
2014
).
12.
V.
Miseikis
,
D.
Convertino
,
N.
Mishra
,
M.
Gemmi
,
T.
Mashoff
,
S.
Heun
,
N.
Haghighian
,
F.
Bisio
,
M.
Canepa
,
V.
Piazza
, and
C.
Coletti
,
2D Mater.
2
,
014006
(
2015
).
13.
I.
Vlassiouk
,
P.
Fulvio
,
H.
Meyer
,
N.
Lavrik
,
S.
Dai
,
P.
Datskos
, and
S.
Smirnov
,
Carbon
54
,
58
67
(
2013
).
14.
P.
Zhao
,
A.
Kumamoto
,
S.
Kim
,
X.
Chen
,
B.
Hou
,
S.
Chiashi
,
E.
Einarsson
,
Y.
Ikuhara
, and
S.
Maruyama
,
J. Phys. Chem. C
117
,
10755
10763
(
2013
).
15.
T.
Wu
,
G.
Ding
,
H.
Shen
,
H.
Wang
,
L.
Sun
,
D.
Jiang
,
X.
Xie
, and
M.
Jiang
,
Adv. Funct. Mater.
23
,
198
203
(
2013
).
16.
B.
Hu
,
H.
Ago
,
Y.
Ito
,
K.
Kawahara
,
M.
Tsuji
,
E.
Magome
,
K.
Sumitani
,
N.
Mizuta
,
K.
Ikeda
, and
S.
Mizuno
,
Carbon
50
,
57
65
(
2012
).
17.
J. D.
Wood
,
S. W.
Schmucker
,
A. S.
Lyons
,
E.
Pop
, and
J. W.
Lyding
,
Nano Lett.
11
,
4547
4554
(
2011
).
18.
B.
Luo
,
B.
Chen
,
L.
Meng
,
D.
Geng
,
H.
Liu
,
J.
Xu
,
Z.
Zhang
,
H.
Zhang
,
L.
Peng
,
L.
He
,
W.
Hu
,
Y.
Liu
, and
G.
Yu
,
Adv. Mater.
26
,
3218
3224
(
2014
).
19.
M.
Qi
,
Z.
Ren
,
Y.
Jiao
,
Y.
Zhou
,
X.
Xu
,
W.
Li
,
J.
Li
,
X.
Zheng
, and
J.
Bai
,
J. Phys. Chem. C
117
(
27
),
14348
14353
(
2013
).
20.
T.
Ma
,
W.
Rena
,
X.
Zhang
,
Z.
Liu
,
Y.
Gao
,
L. C.
Yin
,
X. L.
Ma
,
F.
Ding
, and
H. M.
Cheng
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
110
,
20386
20391
(
2013
).
21.
D. H.
Jung
,
C.
Kang
,
D.
Yoon
,
H.
Cheong
, and
J. S.
Lee
,
Carbon
89
,
242
248
(
2015
).
22.
L. C.
Campos
,
V. R.
Manfrinato
,
J. D.
Sanchez-Yamagishi
,
J.
Kong
, and
P.
Jarillo-Herrero
,
Nano Lett.
9
,
2600
2604
(
2009
).
23.
L.
Ci
,
Z.
Xu
,
L.
Wang
,
W.
Gao
,
F.
Ding
,
K. F.
Kelly
,
B. I.
Yakobson
, and
P. M.
Ajayan
,
Nano Res.
1
,
116
122
(
2008
).
24.
R.
Papon
,
S.
Sharma
,
S. M.
Shinde
,
A.
Thangaraja
,
G.
Kalita
, and
M.
Tanemura
,
RSC Adv.
5
,
35297
35301
(
2015
).
25.
R.
Yang
,
L.
Zhang
,
Y.
Wang
,
Z.
Shi
,
D.
Shi
,
H.
Gao
,
E.
Wang
, and
G.
Zhang
,
Adv. Mater.
22
,
4014
4019
(
2010
).
26.
D.
Luo
,
F.
Yang
,
X.
Wang
,
H.
Sun
,
D.
Gao
,
R.
Li
,
J.
Yang
, and
Y.
Li
,
Small
10
,
2809
2814
(
2014
).
27.
H.
Ago
,
Y.
Kayo
,
P.
Solis-Fernández
,
K.
Yoshida
, and
M.
Tsuji
,
Carbon
78
,
339
346
(
2014
).
28.
D.
Geng
,
B.
Wu
,
Y.
Guo
,
B.
Luo
,
Y.
Xue
,
J.
Chen
,
G.
Yu
, and
Y.
Liu
,
J. Am. Chem. Soc.
135
,
6431
6434
(
2013
).
29.
L.
Liu
,
J.
Park
,
D. A.
Siegel
,
K. F.
McCarty
,
K. W.
Clark
,
W.
Deng
,
L.
Basile
,
J. C.
Idrobo
,
A. P.
Li
, and
G.
Gu
,
Science
343
,
163
167
(
2014
).
30.
Y.-W.
Son
,
M. L.
Cohen
, and
S. G.
Louie
,
Nature
444
,
347
349
(
2006
).
31.
Z.
Chen
,
Y. M.
Lin
,
M. J.
Rooks
, and
P.
Avouris
,
Physica E
40
,
228
232
(
2007
).
32.
K. A.
Ritter
and
J. W.
Lyding
,
Nat. Mater.
8
,
235
242
(
2009
).
33.
W. S.
Hwang
,
P.
Zhao
,
K.
Tahy
,
L. O.
Nyakiti
,
V. D.
Wheeler
,
R. L.
Myers-Ward
,
C. R.
Eddy
,
D. K.
Gaskill
,
J. A.
Robinson
,
W.
Haensch
,
H.
Xing
,
A.
Seabaugh
, and
D.
Jena
,
APL Mater.
3
,
011101
(
2015
).
34.
B.
Wu
,
D.
Geng
,
Z.
Xu
,
Y.
Guo
,
L.
Huang
,
Y.
Xue
,
J.
Chen
,
G.
Yu
, and
Y.
Liu
,
NPG Asia Mater.
5
,
e36
(
2013
).
You do not currently have access to this content.