Graphene has attracted much attention in materials science and electronics because of its high conductivity, strong mechanical strength, excellent flexible properties, etc. The favored fabrication method of graphene is using methane by chemical vapor deposition. Through this method high quality and large-scale monolayer graphene has been prepared. However, this graphene is not suitable for use in preparation of logical transistor devices, owing to the insufficient band gap. On the other hand, graphene nanoribbon has a finite band gap and a N-doped graphene monolayer shows a low on/off current ratio. Therefore, it is necessary to develop fabrication techniques for making graphene that is appropriate for logic devices. This paper introduces an easy fabrication method that does not need a methane source, where a solid phase source transformation to crystallize graphene is carried out on polycrystalline Copper foil, and a N-doped graphene layer is produced. Bilayer graphene is found to be achieved at most hydrogen flow rates.

1.
K. S.
Novoselov
,
V. I.
Fal′ko
,
L.
Colombo
,
P. R.
Gellert
,
M. G.
Schwab
, and
K.
Kim
,
Nature
490
,
192
(
2012
).
2.
P. T.
Yin
,
S.
Shah
,
M.
Chhowalla
, and
K.-B.
Lee
,
Chem. Rev.
115
,
2483
(
2015
).
3.
J.
Hu
,
Y.
Ji
,
Y.
Shi
,
F.
Hui
,
H.
Duan
, and
M.
Lanza
,
Ann. J. Materials Sci. Eng.
1
,
16
(
2014
).
4.
D. L.
Mafra
,
T.
Ming
, and
J.
Kong
,
Nanoscale
7
,
14807
(
2015
).
5.
X.
Wu
,
G.
Zhong
,
L.
D'Arsié
,
H.
Sugime
,
S.
Esconjauregui
,
A. W.
Robertson
, and
J.
Robertson
,
Sci. Rep.
6
,
21152
(
2016
).
6.
B. K.
Sharma
and
J.-H.
Ahn
,
Solid-State Electronics
89
,
177
(
2013
).
7.
F.
Bonaccorso
,
L.
Colombo
,
G.
Yu
,
M.
Stoller
,
V.
Tozzini
,
A. C.
Ferrari
,
R. S.
Ruoff
, and
V.
Pellegrini
,
Science
347
,
1246501
(
2015
).
8.
W. J.
Lee
,
U. N.
Maiti
,
J. M.
Lee
,
J.
Lim
,
T. H.
Han
, and
S. O.
Kim
,
Chem. Commun.
50
,
6818
(
2014
).
9.
U. N.
Maiti
,
W. J.
Lee
,
J. M.
Lee
,
Y.
Oh
,
J. Y.
Kim
,
J. E.
Kim
,
J.
Shim
,
T. H.
Han
, and
S. O.
Kim
,
Adv. Mater.
26
,
40
(
2014
).
10.
G.
Liu
,
S.
Ahsan
,
A. G.
Khitun
,
R. K.
Lake
, and
A. A.
Balandin
,
J. Appl. Phys.
114
,
154310
(
2013
).
11.
Y.
Xue
,
B.
Wu
,
H.
Liu
,
J.
Tan
,
W.
Hu
, and
Y.
Liu
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
16
,
20392
(
2014
).
12.
Z.
Jin
,
J.
Yao
,
C.
Kittrell
, and
J. M.
Tour
,
ACS Nano
5
,
4112
(
2011
).
13.
F.
Schwierz
,
Proc. IEEE
101
,
1567
(
2013
).
14.
G.
Iannaccone
,
G.
Fiori
,
M.
Macucci
,
P.
Michetti
,
M.
Cheli
,
A.
Betti
, and
P.
Marconcini
,
Proc. IEDM
245
(
2009
).
15.
Z.
Sun
,
Z.
Yan
,
J.
Yao
,
E.
Beitler
,
Y.
Zhu
, and
J. M.
Tour
,
Nature
468
,
549
(
2010
).
16.
J.
Sforzini
,
P.
Hapala
,
M.
Franke
,
G. V.
Straaten
,
A.
Stöhr
,
S.
Link
,
S.
Soubatch
,
P.
Jelínek
,
T. L.
Lee
,
U.
Starke
,
M.
Švec
,
F. C.
Bocquet
, and
F. S.
Tautz
,
Phys. Rev. Lett.
116
,
126805
(
2016
).
17.
C.-K.
Chang
,
S.
Kataria
,
C.-C.
Kuo
,
A.
Ganguly
,
B.-Y.
Wang
,
J.-Y.
Hwang
,
K.-J.
Huang
,
W.-H.
Yang
,
S.-B.
Wang
, and
C.-H.
Chuang
,
ACS Nano
7
,
1333
(
2013
).
18.
B.
Guo
,
L.
Fang
,
B.
Zhang
, and
J. R.
Gong
,
Insci. J.
1
,
80
(
2011
).
19.
X.-L.
Wei
,
X.
Wen
,
L.-C.
Xu
,
X.-Y.
Peng
,
L.-M.
Liu
,
R.-Z.
Wang
, and
J.-X.
Cao
,
Phys. Lett. A
378
,
1841
(
2014
).
20.
S. J.
Zhang
,
S. S.
Lin
,
X. Q.
Li
,
X. Y.
Liu
,
H. A.
Wu
,
W. L.
Xu
,
P.
Wang
,
Z. Q.
Wu
,
H. K.
Zhong
, and
Z. J.
Xu
,
Nanoscale
8
,
226
(
2016
).
21.
P. A.
Denis
,
C.
Pereyra Huelmo
, and
A. S.
Martins
,
J. Phys. Chem. C
120
,
7103
(
2016
).
22.
W.
Xu
and
T. W.
Lee
,
Mater. Horiz.
3
,
186
(
2016
).
23.
W.
Xu
,
L.
Wang
,
Y.
Liu
,
S.
Thomas
,
H. K.
Seo
,
K. I.
Kim
,
K. S.
Kim
, and
T. W.
Lee
,
Adv. Mater.
27
,
1619
(
2015
).
24.
W.
Xu
,
H. K.
Seo
,
S. Y.
Min
,
H.
Cho
,
T. S.
Lim
,
C. Y.
Oh
,
Y.
Lee
, and
T. W.
Lee
,
Adv. Mater.
26
,
3459
(
2014
).
25.
D. J.
Late
,
A.
Ghosh
,
K. S.
Subrahmanyam
,
L. S.
Panchakarla
,
S. B.
Krupanidhi
, and
C. N. R.
Rao
,
Solid State Commun.
150
,
734
(
2010
).
26.
I.
Vlassiouk
,
M.
Regmi
,
P.
Fulvio
,
S.
Dai
,
P.
Datskos
,
G.
Eres
, and
S.
Smirnov
,
ACS Nano
5
,
6069
(
2011
).
27.
R.
Muñoz
and
C.
Gómez-Aleixandre
,
Chem. Vap. Deposition
19
,
297
(
2013
).
28.
I.
Vlassiouk
,
P.
Fulvio
,
H.
Meyer
,
N.
Lavrik
,
S.
Dai
,
P.
Datskos
, and
S.
Smirnov
,
Carbon
54
,
58
(
2013
).
29.
M. S. A.
Rahaman
,
A. F.
Ismail
, and
A.
Mustafa
,
Polym. Degrad. Stab.
92
,
1421
(
2007
).
30.
M.
Surianarayanan
,
R.
Vijayaraghavan
, and
K. V.
Raghavan
,
J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem.
36
,
2503
(
1998
).
31.
M. A.
Kim
,
D.
Jang
,
S.
Tejima
,
R.
Cruz-Silva
,
H.-I.
Joh
,
H. C.
Kim
,
S.
Lee
, and
M.
Endo
,
Sci. Rep.
6
,
22988
(
2016
).
32.
M. S.
Dresselhaus
,
A.
Jorio
,
A. G.
Souza Filho
, and
R.
Saito
,
Phil. Trans. R. Soc. A
368
,
5355
(
2010
).
33.
Y.
Hao
,
Y.
Wang
,
L.
Wang
,
Z.
Ni
,
Z.
Wang
,
R.
Wang
,
C. K.
Koo
,
Z.
Shen
, and
J. T.
Thong
,
Small
6
,
195
(
2010
).
34.
R.
Beams
,
L. G.
Cançado
, and
L.
Novotny
,
J. Phys.: Condens. Matter
27
,
083002
(
2015
).
35.
A.
Kim
,
M.
Lee
,
S.
Han
,
S. J.
Kang
, and
K.
Song
,
Polymer (Korea)
39
,
956
(
2015
).
36.
A. C.
Ferrari
,
Solid State Commun.
143
,
47
(
2007
).
37.
J.
Liu
,
Z.
Huang
,
F.
Lai
,
L.
Lin
,
Y.
Xu
,
C.
Zuo
,
W.
Zheng
, and
Y.
Qu
,
Nanoscale Res. Lett.
10
,
455
(
2015
).
38.
X.
Tang
,
N.
Reckinger
,
O.
Poncelet
,
P.
Louette
,
F.
Urena
,
H.
Idrissi
,
S.
Turner
,
D.
Cabosart
,
J.-F.
Colomer
,
J.-P.
Raskin
,
B.
Hackens
, and
A.
Francis
,
Sci. Rep.
5
,
13523
(
2015
).
39.
R.
Lv
,
Q.
Li
,
A. R.
Botello-Méndez
,
T.
Hayashi
,
B.
Wang
,
A.
Berkdemir
,
Q.
Hao
,
A. L.
Elías
,
R.
Cruz-Silva
,
H. R.
Gutiérrez
,
Y. A.
Kim
,
H.
Muramatsu
,
J.
Zhu
,
M.
Endo
,
H.
Terrones
,
J.-C.
Charlier
,
M.
Pan
, and
M.
Terrones
,
Sci. Rep.
2
,
586
(
2012
).
40.
A.
Capasso
,
T.
Dikonimos
,
F.
Sarto
,
A.
Tamburrano
,
G.
De Bellis
,
M. S.
Sarto
,
G.
Faggio
,
A.
Malara
,
G.
Messina
, and
N.
Lisi
,
Beilstein J. Nanotechnol.
6
,
2028
(
2015
).
41.
Z.
Peng
,
Z.
Yan
,
Z.
Sun
, and
J. M.
Tour
,
ACS Nano
5
,
8241
(
2011
).
42.
Y. S.
Nechaev
and
T. N.
Veziroglu
,
Adv. Mater. Phys. Chem.
3
,
255
(
2013
)
43.
B.
Xie
,
Y.
Chen
,
M.
Yu
,
X.
Shen
,
H.
Lei
,
T.
Xie
,
Y.
Zhang
, and
Y.
Wu
,
Nanoscale Res. Lett.
10
,
332
(
2015
).
44.
J.
Lim
,
U. N.
Maiti
,
N. Y.
Kim
,
R.
Narayan
,
W. J.
Lee
,
D. S.
Choi
,
Y.
Oh
,
J. M.
Lee
,
G. Y.
Lee
,
S. H.
Kang
,
H.
Kim
,
Y. H.
Kim
, and
S. O.
Kim
,
Nat. Commun.
7
,
10364
(
2016
).
45.
W. J.
Lee
,
J.
Lim
, and
S. O.
Kim
,
Small Methods
1
,
1600014
(
2017
).
46.
W. J.
Gammon
,
O.
Kraft
,
A. C.
Reilly
, and
B. C.
Holloway
,
Carbon
41
,
1917
(
2003
).
47.
J.
Mittal
,
H.
Konno
,
M.
Inagaki
, and
O. P.
Bahl
,
Carbon
36
,
1327
(
1998
).
48.
J.
Zhang
,
C.
Zhao
,
N.
Liu
,
H.
Zhang
,
J.
Liu
,
Y. Q.
Fu
,
B.
Guo
,
Z.
Wang
,
S.
Lei
, and
PA.
Hu
,
Sci. Rep.
6
,
28330
(
2016
).
49.
T.
Susi
,
T.
Pichler
, and
P.
Ayala
,
Beilstein J. Nanotechnol.
6
,
177
(
2015
).
50.
E.
Bekyarova
,
S.
Sarkar
,
S.
Niyogi
,
M. E.
Itkis
, and
R. C.
Haddon
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
45
,
154009
(
2012
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.