新的研究表明石墨烯现在是单层和单晶

由UNIST基础科学研究所(IBS)的多维碳材料中心(CMCM)杰出教授Rodney S. Ruoff(自然科学学院)领导的国际研究团队报告了一个真正的单层(即不含adlayer的大面积铜箔上的大面积石墨烯薄膜。这似乎是单层石墨烯上一系列看似相似的声明中的最新版本。然而，这一成就与其他数千篇先前的出版物的不同之处在于，他们都没有描述过大面积的真正单层石墨烯。粘合剂(双层或多层区域)一直存在于这种薄膜中。

科学家精制的化学气相沉积通过消除内部的所有的碳杂质(CVD)生长方法铜在其上的箔的石墨烯生长。金属箔(尤其是铜箔)上的CVD是目前最有希望的可扩展和可重复合成高质量大面积石墨烯薄膜的途径。调查队调查为什么“吸附层”出现生长在铜箔的石墨烯薄膜，发现里面的碳杂质箔直接导致成核和吸附层的生长。(Adlayers是胶片中有2层或3层的区域 - 多层“贴片”，即。)

“通过使用飞行时间二次离子质谱和燃烧分析，我们发现商用铜箔在表面附近具有”过量碳“，深度约为300 nm。与江西一位技术专家讨论铜业有限公司是世界上最大的铜箔供应商之一，我们了解到碳在制造过程中嵌入铜箔中，可能来自用于润滑铜箔的碳氢化合物油，铜箔在高轧时接触气温，“文章的第一作者达罗博士说。通过在1060℃下在H 2下退火来完全除去该碳后，它们能够实现无粘附层且因此真正的单层石墨烯膜。

通过应用相同的方法，IBS科学家还在单晶Cu箔上获得了无粘附层的单层和单晶石墨烯薄膜。其中一位作者王美辉解释说：“我们解决了以前在CVD石墨烯薄膜(adlayers和晶界(GBs))合成中一直存在的两个问题。” 实际上，在大面积(例如，单层或双层)上实现层数的完美均匀性可用于确保一致的器件性能。当存在于器件的有源区中时，Adlayer区域在例如密度和尺寸方面不同。除了粘合剂之外，GB还存在于通过CVD制备的多晶石墨烯薄膜中，其中具有不同结晶取向的石墨烯岛连接以完成薄膜。

尽管如此，科学家仍然在他们的单晶电影中留下了一个迷人的特征：这种单晶石墨烯包含高度取向的平行“折叠”，其长度为厘米，宽度约为100纳米，相隔20至50微米。就像adlayers和GBs一样，观察到折叠显着降低了石墨烯的载流子迁移率。为了消除粘合剂，GB和折叠的这种散射效应，该团队将位于两个相邻折叠之间的区域中的场效应晶体管图案化，并使晶体管平行于折叠。与在多晶石墨烯膜中准随机分布的折叠不同，折叠在大面积单晶石墨烯膜中高度对准。这使得从折叠之间的区域制造集成的高性能装置变得容易。王解释说，“两个相邻褶皱之间的区域是'干净的' 没有任何折叠，adlayers或GB。这使得器件具有非常高的电子和空穴迁移率。该场效应晶体管显示出非常高的室温载流子迁移率值，约为1.0×10 4 cm 2 V -1 s -1。这种高载流子迁移率“转化”为具有高性能的各种有用器件。“

Ruoff主任指出，“我们对大面积无粘土层单晶石墨烯的研究取得了突破性进展。这种均匀的'完美'单层单晶石墨烯有望用作高分辨率透射电子显微镜成像的超薄支撑材料。此外，作为一种合适的石墨烯，可以实现极其均匀的功能化，从而导致许多其他应用，特别是对于各种类型的传感器。我还要指出，我们非常重视UNIST的共同作者，来自香港科技大学的共同作者的强烈贡献。 ，来自SKKU。“ 该研究得到了基础科学研究所的支持，并发表在“先进材料”杂志上。

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