科學(xué)家成功研制1.5英寸石墨烯單晶
2015-11-27 來(lái)源:中國(guó)聚合物網(wǎng)
近日,從中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所獲悉,該所信息功能材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員謝曉明領(lǐng)導(dǎo)的石墨烯研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)“晶圓級(jí)石墨烯材料和器件基礎(chǔ)研究”等項(xiàng)目的支持下,在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)石墨烯單核控制形核和快速生長(zhǎng),成功研制1.5英寸石墨烯單晶,相關(guān)研究成果在線(xiàn)發(fā)表于《自然—材料》。
銅表面催化生長(zhǎng)是目前制備石墨烯薄膜的主要技術(shù)途徑,但由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)單核控制,因而制備的薄膜一般為多晶,且生長(zhǎng)速度隨著時(shí)間的推移逐漸變慢。此前銅襯底上制備的最大石墨烯單晶籌尺寸約為一厘米,且需要較長(zhǎng)的生長(zhǎng)時(shí)間。謝曉明研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)向具有一定溶碳能力的Cu85Ni15合金局域提供碳源,產(chǎn)生局部碳濃度過(guò)飽和,成功解決了石墨烯單個(gè)核心控制形核這一技術(shù)難題。
據(jù)悉,該項(xiàng)目的合作團(tuán)隊(duì)美國(guó)得州州立大學(xué)的于慶凱團(tuán)隊(duì)利用同位素方法驗(yàn)證了等溫析出這一石墨烯生長(zhǎng)新機(jī)理;香港理工大學(xué)教授丁峰和華東師范大學(xué)博士袁清紅聯(lián)合開(kāi)展了第一性原理計(jì)算,進(jìn)一步解釋了Cu85Ni15合金襯底上石墨烯高速生長(zhǎng)的原因,同時(shí)對(duì)更高Ni含量合金襯底上石墨烯生長(zhǎng)速度下降的原因進(jìn)行了分析。
謝曉明表示,單晶硅是微電子技術(shù)發(fā)展的基石,而單晶石墨烯則是其在電子學(xué)領(lǐng)域規(guī);瘧(yīng)用的前提。“通過(guò)單核控制制備晶圓級(jí)石墨烯可以視為是三維硅單晶技術(shù)在二維材料中的再現(xiàn),對(duì)于推動(dòng)石墨烯在電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。”
專(zhuān)家認(rèn)為,這項(xiàng)研究成果所發(fā)展的控制形核技術(shù)同時(shí)也為探索其他二維材料單晶晶圓的制備提供了全新思路。
銅表面催化生長(zhǎng)是目前制備石墨烯薄膜的主要技術(shù)途徑,但由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)單核控制,因而制備的薄膜一般為多晶,且生長(zhǎng)速度隨著時(shí)間的推移逐漸變慢。此前銅襯底上制備的最大石墨烯單晶籌尺寸約為一厘米,且需要較長(zhǎng)的生長(zhǎng)時(shí)間。謝曉明研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)向具有一定溶碳能力的Cu85Ni15合金局域提供碳源,產(chǎn)生局部碳濃度過(guò)飽和,成功解決了石墨烯單個(gè)核心控制形核這一技術(shù)難題。
據(jù)悉,該項(xiàng)目的合作團(tuán)隊(duì)美國(guó)得州州立大學(xué)的于慶凱團(tuán)隊(duì)利用同位素方法驗(yàn)證了等溫析出這一石墨烯生長(zhǎng)新機(jī)理;香港理工大學(xué)教授丁峰和華東師范大學(xué)博士袁清紅聯(lián)合開(kāi)展了第一性原理計(jì)算,進(jìn)一步解釋了Cu85Ni15合金襯底上石墨烯高速生長(zhǎng)的原因,同時(shí)對(duì)更高Ni含量合金襯底上石墨烯生長(zhǎng)速度下降的原因進(jìn)行了分析。
謝曉明表示,單晶硅是微電子技術(shù)發(fā)展的基石,而單晶石墨烯則是其在電子學(xué)領(lǐng)域規(guī);瘧(yīng)用的前提。“通過(guò)單核控制制備晶圓級(jí)石墨烯可以視為是三維硅單晶技術(shù)在二維材料中的再現(xiàn),對(duì)于推動(dòng)石墨烯在電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。”
專(zhuān)家認(rèn)為,這項(xiàng)研究成果所發(fā)展的控制形核技術(shù)同時(shí)也為探索其他二維材料單晶晶圓的制備提供了全新思路。
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