研究人员开发出新方法，可制备大面积石墨烯
2018-09-10 11:17:13
作者：本网整理 来源：材料科技在线团队
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尽管薄层石墨烯和其他二维材料能小批量生产用于实验研究，但要实际应用，必须进一步扩大生产规模。
研究人员开发出一种新方法可生产一英尺长的大面积单晶石墨烯片层。（来自：自然材料《二维材料在多晶衬底上的进化选择生长》Nature Materials, “Evolutionary selection growth of two-dimensional materials on polycrystalline substrates”）这种产生单层石墨烯的方法依赖于利用石墨烯晶体之间的竞争生长。
图为生产过程示意图，喷射流引导石墨烯在移动（金）表面上化学气相沉积一英尺长的单层石墨烯。增长最快的石墨烯（蓝色）远超其他取向（红色和绿色）的石墨烯晶格，并“选择进化”为单晶，甚至在不同（蓝、绿、红）晶体制成的表面上增长
这一新技术或许能为生产高质量材料片层开启新方向。这些材料有许多应用方向，石墨烯具有卓越的机械性能和高载流子迁移率，有望应用于先进传感器、染料电池、太阳能电池和电子产品。
研究团队通过化学气相沉积-扭曲来定位对合成过程的控制，并在最佳条件下选择取向，以生产大的单晶状石墨烯片。
研究人员将碳氢化合物前体分子气体混合物喷射到金属多晶箔上，小心地控制碳氢化合物分子的局部沉积，将其引导至正在生长的石墨烯薄膜的边缘，随着衬底在下面移动，碳原子连续组装成石墨烯的单晶，长度可达一英尺。
在这种可控环境下，石墨烯晶体增长的速度远超其他组分，并选择取向位单晶。即使在多晶衬底上，也不必匹配衬底的方向。
这种方法使得单晶石墨烯几乎可在任何平面上生产。为了表征单晶石墨烯的质量，研究人员使用了纳米材料科学中心提供的全套检测手段对其进行表征。此外，它们还开发了一种解释哪种晶体取向适合生长的理论模型。
团队的竞争单晶生长法对石墨烯的商业应用是否起到作用还有待观察，但研究人员相信它们的方法还可以应用于其他二维材料，如氮化硼和二硫化钼。
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