研究人員開發出新方法，可制備大面積石墨烯
2018-09-10 11:17:13
作者：本網整理 來源：材料科技在線團隊
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盡管薄層石墨烯和其他二維材料能小批量生產用于實驗研究，但要實際應用，必須進一步擴大生產規模。
研究人員開發出一種新方法可生產一英尺長的大面積單晶石墨烯片層。（來自：自然材料《二維材料在多晶襯底上的進化選擇生長》Nature Materials, “Evolutionary selection growth of two-dimensional materials on polycrystalline substrates”）這種產生單層石墨烯的方法依賴于利用石墨烯晶體之間的競爭生長。
圖為生產過程示意圖，噴射流引導石墨烯在移動（金）表面上化學氣相沉積一英尺長的單層石墨烯。增長最快的石墨烯（藍色）遠超其他取向（紅色和綠色）的石墨烯晶格，并“選擇進化”為單晶，甚至在不同（藍、綠、紅）晶體制成的表面上增長
這一新技術或許能為生產高質量材料片層開啟新方向。這些材料有許多應用方向，石墨烯具有卓越的機械性能和高載流子遷移率，有望應用于先進傳感器、染料電池、太陽能電池和電子產品。
研究團隊通過化學氣相沉積-扭曲來定位對合成過程的控制，并在最佳條件下選擇取向，以生產大的單晶狀石墨烯片。
研究人員將碳氫化合物前體分子氣體混合物噴射到金屬多晶箔上，小心地控制碳氫化合物分子的局部沉積，將其引導至正在生長的石墨烯薄膜的邊緣，隨著襯底在下面移動，碳原子連續組裝成石墨烯的單晶，長度可達一英尺。
在這種可控環境下，石墨烯晶體增長的速度遠超其他組分，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。為了表征單晶石墨烯的質量，研究人員使用了納米材料科學中心提供的全套檢測手段對其進行表征。此外，它們還開發了一種解釋哪種晶體取向適合生長的理論模型。
團隊的競爭單晶生長法對石墨烯的商業應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用于其他二維材料，如氮化硼和二硫化鉬。
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責任編輯：韓鑫
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