中國(guó)石墨烯單晶生長(zhǎng)速度突破提高150倍

　　10月17日，科技部透露，石墨烯作為一種典型的量子材料，成為凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的一個(gè)非常重要的研究方向，受到國(guó)內(nèi)外工業(yè)領(lǐng)域的高度重視。歐盟啟動(dòng)了石墨烯旗艦研究計(jì)劃，美國(guó)、日本、韓國(guó)也都加大了石墨烯應(yīng)用基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的投入力度。石墨烯作為添加物在新能源、新材料等方面得以應(yīng)用，但是在光電器件等應(yīng)用方面進(jìn)展不大，主要技術(shù)瓶頸是現(xiàn)有的大單晶石墨烯生長(zhǎng)的方法生長(zhǎng)速率低于0.4 μm/s，生長(zhǎng)出一片晶元級(jí)的樣品需要數(shù)天時(shí)間，難以獲得大尺寸的石墨烯單晶。近期，俞大鵬院士帶領(lǐng)的“納米結(jié)構(gòu)與低維物理”研究團(tuán)隊(duì)在大單晶石墨烯的生長(zhǎng)方面取得新的重要進(jìn)展，利用CVD方法在1000 oC左右熱解甲烷氣體，把多晶銅襯底上石墨烯單晶的生長(zhǎng)速度提高了150倍，達(dá)到60μm/s.

　　這項(xiàng)重大突破的核心是把多晶銅片放置于氧化物襯底上兩者之間的間隙15 μm，氧化物襯底為銅片表面提供連續(xù)的活性氧，顯著降低了甲烷分解的勢(shì)壘從1.57eV降低到0.62eV，能夠高效催化銅表面上的反應(yīng)，提高石墨烯的生長(zhǎng)速度。利用這種技術(shù)，能夠使其在5秒鐘內(nèi)生長(zhǎng)出300 μm的石墨烯大單晶疇。該研究結(jié)果對(duì)于可控、高速生長(zhǎng)出更大尺寸的石墨烯單晶提供了必要的科學(xué)依據(jù)，為突破大尺寸單晶生產(chǎn)技術(shù)提供了重要的科學(xué)依據(jù)，具有重大的科學(xué)意義和技術(shù)價(jià)值。

　　此項(xiàng)研究成果于2016年8月8日在Nature Nanotechnology上發(fā)表。該研究得到了科技部和自然科學(xué)基金委的持續(xù)資助；該項(xiàng)研究工作也得到了北京“量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心”2011、介觀物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北京大學(xué)電子顯微鏡實(shí)驗(yàn)室等單位的大力支持。

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