中國粉體網(wǎng)訊 中科院上海微系統(tǒng)所信息功能材料國家重點實驗室唐述杰等研究人員,通過引入氣態(tài)催化劑的方法,在國際上首次實現(xiàn)石墨烯單晶在六角氮化硼表面的高取向快速生長。3月11日,相關(guān)研究論文發(fā)表于《自然—通訊》。
該團隊在前期掌握石墨烯形核控制、確定單晶和襯底的取向關(guān)系的基礎(chǔ)上,以乙炔為碳源,創(chuàng)新性地引入硅烷作為催化劑,通過化學氣相外延的方法,制備晶疇尺寸超過20微米的石墨烯單晶,生長速率較之前的文獻報道提高了兩個數(shù)量級,超過90%的石墨烯單晶與氮化硼襯底嚴格取向,呈現(xiàn)由莫瑞條紋引起的二維超晶格結(jié)構(gòu),制備的石墨烯的典型室溫霍爾遷移率超過2萬平方厘米每伏秒。
石墨烯具有優(yōu)異的電學性能、出眾的熱導(dǎo)率以及卓越的力學性能,但其電學性質(zhì)受襯底的影響很大,電荷雜質(zhì)和聲子散射會使石墨烯的電學性能極大下降。在六角氮化硼表面通過化學氣相沉積方法直接生長石墨烯單晶,可以避免因物理轉(zhuǎn)移所帶來的介面污染和破損缺陷,為其在集成電路領(lǐng)域的深入應(yīng)用提供材料基礎(chǔ)。然而,由于襯底缺乏催化能力,在六角氮化硼這類電介質(zhì)表面直接生長石墨烯單晶一直是一項巨大難題。
該項研究提出的氣態(tài)催化方法已經(jīng)申請專利,可以為在介質(zhì)襯底上制備高質(zhì)量石墨烯單晶薄膜提供全新思路和技術(shù)方案。
該團隊在前期掌握石墨烯形核控制、確定單晶和襯底的取向關(guān)系的基礎(chǔ)上,以乙炔為碳源,創(chuàng)新性地引入硅烷作為催化劑,通過化學氣相外延的方法,制備晶疇尺寸超過20微米的石墨烯單晶,生長速率較之前的文獻報道提高了兩個數(shù)量級,超過90%的石墨烯單晶與氮化硼襯底嚴格取向,呈現(xiàn)由莫瑞條紋引起的二維超晶格結(jié)構(gòu),制備的石墨烯的典型室溫霍爾遷移率超過2萬平方厘米每伏秒。
石墨烯具有優(yōu)異的電學性能、出眾的熱導(dǎo)率以及卓越的力學性能,但其電學性質(zhì)受襯底的影響很大,電荷雜質(zhì)和聲子散射會使石墨烯的電學性能極大下降。在六角氮化硼表面通過化學氣相沉積方法直接生長石墨烯單晶,可以避免因物理轉(zhuǎn)移所帶來的介面污染和破損缺陷,為其在集成電路領(lǐng)域的深入應(yīng)用提供材料基礎(chǔ)。然而,由于襯底缺乏催化能力,在六角氮化硼這類電介質(zhì)表面直接生長石墨烯單晶一直是一項巨大難題。
該項研究提出的氣態(tài)催化方法已經(jīng)申請專利,可以為在介質(zhì)襯底上制備高質(zhì)量石墨烯單晶薄膜提供全新思路和技術(shù)方案。