南航在垂直石墨烯纳米壁中的EMI屏蔽性能研究中取得进展

成果简介

本文，南京航空航天大学沈鸿烈教授团队、中国科学院上海微系统与信息技术研究所吴天如等研究人员在《ACS Appl. Electron. Mater》期刊发表名为“Synthesis of Vertical Graphene Nanowalls on Substrates by PECVD as Effective EMI Shielding Materials”的论文，研究通过利用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 方法和优化的等离子体发生器源功率，在基板上制备垂直石墨烯纳米壁 (VGN) 具有相对较快的生长速率（约为5μm·h-1）。

多孔导电VGNs表现出较好的EMI屏蔽性能。在 8.2-12.4GHz 的频率范围内，厚度为 47.5 μm 的 VGN 的 EMI 屏蔽效能 (SE) 值可以达到 26.2dB。此外，还在Cu泡沫基材上合成了厚度可控的VGN。VGNs和Cu泡沫的结合提高了复合材料的孔隙率和界面耦合效应。通过在铜泡沫上生长厚度约为 20 μm 的 VGN，与原始铜泡沫相比，它们的吸收效率大大提高了 13.8 dB (32.2%)。随后，与原始 Cu泡沫相比，VGNs/Cu泡沫复合薄膜的总 EMI SE提高了13.5 dB (20.8%)。VGN复合材料具有较好的EMI屏蔽性能，为EMI屏蔽的实际应用奠定了基础。

图文导读

图1、VGNs的制备示意图

图2. 不同生长时间的铜泡沫上VGN的SEM图像和 EDS 映射图像

图3. (a-c) 在云母薄膜上制备的 VGN 的 TEM 图像和相应的 SAED 图像；(d-f) 在铜泡沫上合成的 VGN 的 TEM 图像和相应的 SAED 图像；(g) 云母和铜泡沫上 VGN 的拉曼光谱，插图显示 VGN 的 OM 图像；(h, i)图像 (g) 中虚线方块的拉曼I D / I G映射图像。

图4. (a) 不同厚度 VGNs 的 VGNs/Cu 泡沫的孔隙率；(b) 不同厚度的 VGNs/Cu 泡沫的密度；(c-e) Cu泡沫和VGNs/Cu泡沫复合薄膜在X波段频率下的SE T、SE A和SE R ；(f) Cu泡沫和VGNs/Cu泡沫复合膜在X波段频率的SE T、SE A和SE R平均值的比较。

图5. (a) VGNs/Cu泡沫复合薄膜中EMI屏蔽机理示意图；(b) VGNs 和 VGNs/Cu 泡沫薄膜的SE/t与最近报道的用作 EMI 屏蔽材料的复合薄膜的综合比较。

小结

在这项工作中，证明了通过 PECVD 方法在基板上直接生长 VGN。这些发现为开发用于 EMI 屏蔽（包括数据通信、微电子设备和航空航天）的 VGN 及其复合材料铺平了道路。

文献：

https://doi.org/10.1021/acsaelm.2c00670