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gao1986

铜虫 (初入文坛)

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专业: 无机非金属类电介质与电解

[交流] 一种硅片上快速生长石墨烯的新方法已有6人参与

文章来源：低维材料
众所周知，在石墨烯器件的制备过程中，存在一个非常重要的挑战，那就是石墨烯在转移过程中往往会引起本征性能的衰减。所以在这种绝缘基地上直接生长石墨烯也是迫切需要的。之前的很多报道尝试用金刚石或者碳化硅在金属的诱导下转变为石墨烯，但这些方法往往又会引起金属的污染和无法大面积直接生长等问题。

Figure 1 | Wafer-scale growth ofgraphene on diamond.

在该项研究中，我们发明了一种将多晶金刚石在四英寸的硅片直接转变为高质量石墨烯的方法。该方法通过将顶部的镍薄膜催化剂快速热退火的方法来实现。这种方法最突出的优点就是后续不再需要任何的转移过程。通过调控反应过程，可以制备得到良好电学性能的单层到多层石墨烯。在800℃较低的温度下，可以获得单层的石墨烯，通过提高温度到1000℃可以获得多层石墨烯。

Figure2 | Growth mechanism of free-standing graphene

更有意思的是，可以实现在微米尺寸的洞上面，横向生长悬浮的石墨烯，并且这些石墨烯都是单晶的状态。这种悬空生长石墨烯的方法对实际的产品应用具有非常重要的研究价值。除此之外石墨烯还可以通过图案化金属沉积，选择性的在微米级别生长。该工作并用分子动力学模拟石墨烯在多晶金刚石上的生长过程，更好地阐明其生长机理。因此，这种制备方法对研究高性能、高能效纳米电子器件有非常大的推动作用。