刘学杰，刘 锋，任 元，李沛艾

(1.内蒙古科技大学机械工程学院，包头014010;2.北京工业大学耿丹学院，北京101301)

1 引言

石墨烯自从被发现以来，便受到了世界范围内的广泛关注.作为一种二维晶体，石墨烯具有许多独特的性质，如高透光率、高电子迁移率、高强度和和零带隙等[1－4].近年来，采用化学气相沉积法(CVD)在过渡金属衬底上实现了高质量、大尺寸石墨烯薄膜的批量生产，这在一定程度上满足了石墨烯在应用方面的需求.然而，化学气相沉积法制备的石墨烯大多为多晶式石墨烯，大量晶界的存在，大大降低了其力学、电学等方面的性能[5－8].与多晶式石墨烯相比，单晶式石墨烯的物理和化学性能更加优异.虽然在实验上已经制备出了厘米尺寸的单晶石墨烯薄膜，但对其成核机理依旧未知，还不能通过有效控制实验参数来制备面积更大的单晶石墨烯薄膜以满足实际应用需求.因此，采用第一性原理计算方法从原子尺度水平研究铜Cu(111)面上石墨烯的成核机理，将对大尺寸单晶石墨稀的制备提供现实的指导意义.

过去几年中，许多课题组对铜表面石墨烯的成核机理进行了研究，并取得了很大进展[9－12].Chen等人研究发现，Ru(111)和Ir(111)表面上，碳二聚体只能在金属台阶处形成;而在Cu(111)面上，碳二聚体既能在金属台阶处形成，也可以在台面处形成[13]. 在 Cu、Ag、Au、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru等金属表面上，CHx(x=0～4)的吸附能随着x的减少而增加[14]，这说明碳原子的吸附能较大，CHx基团更容易在金属面上解吸附和迁移.Zhang等人进……