研究人員開發(fā)出新方法，可制備大面積石墨烯
2018-09-10 11:17:13
作者：本網(wǎng)整理 來(lái)源：材料科技在線團(tuán)隊(duì)
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盡管薄層石墨烯和其他二維材料能小批量生產(chǎn)用于實(shí)驗(yàn)研究，但要實(shí)際應(yīng)用，必須進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。
研究人員開發(fā)出一種新方法可生產(chǎn)一英尺長(zhǎng)的大面積單晶石墨烯片層。（來(lái)自：自然材料《二維材料在多晶襯底上的進(jìn)化選擇生長(zhǎng)》Nature Materials, “Evolutionary selection growth of two-dimensional materials on polycrystalline substrates”）這種產(chǎn)生單層石墨烯的方法依賴于利用石墨烯晶體之間的競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)。
圖為生產(chǎn)過(guò)程示意圖，噴射流引導(dǎo)石墨烯在移動(dòng)（金）表面上化學(xué)氣相沉積一英尺長(zhǎng)的單層石墨烯。增長(zhǎng)最快的石墨烯（藍(lán)色）遠(yuǎn)超其他取向（紅色和綠色）的石墨烯晶格，并“選擇進(jìn)化”為單晶，甚至在不同（藍(lán)、綠、紅）晶體制成的表面上增長(zhǎng)
這一新技術(shù)或許能為生產(chǎn)高質(zhì)量材料片層開啟新方向。這些材料有許多應(yīng)用方向，石墨烯具有卓越的機(jī)械性能和高載流子遷移率，有望應(yīng)用于先進(jìn)傳感器、染料電池、太陽(yáng)能電池和電子產(chǎn)品。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)化學(xué)氣相沉積-扭曲來(lái)定位對(duì)合成過(guò)程的控制，并在最佳條件下選擇取向，以生產(chǎn)大的單晶狀石墨烯片。
研究人員將碳?xì)浠衔锴绑w分子氣體混合物噴射到金屬多晶箔上，小心地控制碳?xì)浠衔锓肿拥木植砍练e，將其引導(dǎo)至正在生長(zhǎng)的石墨烯薄膜的邊緣，隨著襯底在下面移動(dòng)，碳原子連續(xù)組裝成石墨烯的單晶，長(zhǎng)度可達(dá)一英尺。
在這種可控環(huán)境下，石墨烯晶體增長(zhǎng)的速度遠(yuǎn)超其他組分，并選擇取向位單晶。即使在多晶襯底上，也不必匹配襯底的方向。
這種方法使得單晶石墨烯幾乎可在任何平面上生產(chǎn)。為了表征單晶石墨烯的質(zhì)量，研究人員使用了納米材料科學(xué)中心提供的全套檢測(cè)手段對(duì)其進(jìn)行表征。此外，它們還開發(fā)了一種解釋哪種晶體取向適合生長(zhǎng)的理論模型。
團(tuán)隊(duì)的競(jìng)爭(zhēng)單晶生長(zhǎng)法對(duì)石墨烯的商業(yè)應(yīng)用是否起到作用還有待觀察，但研究人員相信它們的方法還可以應(yīng)用于其他二維材料，如氮化硼和二硫化鉬。
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標(biāo)簽： 石墨烯, 二維材料, 擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模
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