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中国石墨烯单晶制备获突破 生产速度提高150倍

2017-12-29 13:23:50 作者:admin 点击:

石墨烯作为添加物在新能源、新材料等方面得以应用,但是在光电器件等应用方面进展不大,主要技术瓶颈是现有的大单晶石墨烯生长的方法生长速率低于0.4纳米结构与低维物理研究团队在大单晶石墨烯的生长方面取得新的重要进展,利用CVD方法在1000该研究结果对于可控、高速生长出更大尺寸的石墨烯单晶提供了必要的科学依据,为突破大尺寸单晶生产技术提供了重要的科学依据,具有重大的科学意义和技术价值。

  多赢财富网讯 10月17日从科技部获悉,石墨烯作为一种典型的量子材料,成为凝聚态物理领域的一个非常重要的研究方向,受到国内外工业领域的高度重视。欧盟启动了石墨烯旗舰研究计划,美国、日本、韩国也都加大了石墨烯应用基础研究领域的投入力度。石墨烯作为添加物在新能源、新材料等方面得以应用,但是在光电器件等应用方面进展不大,主要技术瓶颈是现有的大单晶石墨烯生长的方法生长速率低于0.4 μm/s,生长出一片晶元级的样品需要数天时间,难以获得大尺寸的石墨烯单晶。近期,俞大鹏院士带领的 “纳米结构与低维物理”研究团队在大单晶石墨烯的生长方面取得新的重要进展,利用CVD方法在1000 oC左右热解甲烷气体,把多晶铜衬底上石墨烯单晶的生长速度提高了150倍,达到60 μm/s。

  这项重大突破的核心是把多晶铜片放置于氧化物衬底上(两者之间的间隙15 μm),氧化物衬底为铜片表面提供连续的活性氧,显著降低了甲烷分解的势垒(从1.57eV降低到0.62eV),能够高效催化铜表面上的反应,提高石墨烯的生长速度。利用这种技术,能够使其在5秒钟内生长出300 μm的石墨烯大单晶畴。该研究结果对于可控、高速生长出更大尺寸的石墨烯单晶提供了必要的科学依据,为突破大尺寸单晶生产技术提供了重要的科学依据,具有重大的科学意义和技术价值。

  此项研究成果于2016年8月8日在Nature Nanotechnology上发表。该研究得到了科技部和自然科学基金委的持续资助;该项研究工作也得到了北京“量子物质科学协同创新中心”(2011)、介观物理国家重点实验室、北京大学电子显微镜实验室等单位的大力支持。



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