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- 發(fā)布時間2020-09-18 17:20
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到目前為止，沒有人能夠生產(chǎn)出沒有晶粒和縫線的連續(xù)單層石墨烯。一篇國際合作論文指出，存在一種產(chǎn)生完美的六邊形原子網(wǎng)而沒有縫合缺陷的方法，自然界在某種條件下組織自身以促進'編織'這樣的理想晶格。
一組國際合作者 在《Advanced Materials》（高級材料）雜志上發(fā)表了題為《 Large-Area Single-Crystal Graphene via Self-Organization at the Macroscale》（通過宏觀自組織的大面積單晶石墨烯）的論文。文章指出，石墨烯晶體的單晶生長可以在較大的（該團隊使用了5x5毫米的襯底）宏觀范圍內(nèi)實現(xiàn)。具體來說，研究小組表明，在多晶石墨烯薄膜上成核的石墨烯薄片在生長過程中會發(fā)生同步，從而最終在宏觀上產(chǎn)生相同的晶體取向。研究小組通過實驗發(fā)現(xiàn)了石墨烯晶粒在生長過程中的自對準現(xiàn)象，這一現(xiàn)象以前從未被觀察到。目前，科學家們還沒有一個很好的模型來說明導致這種效應的潛在物理機理。
來自中國蘇州大學的Mark Hermann Rümmeli教授和德國德累斯頓IFW的Huy Ta Quang博士是CVD合成的大師，同時還是高質(zhì)量電子顯微鏡的世界領(lǐng)先專家；來自美國賓夕法尼亞州立大學材料研究所和工程科學與力學系的Slava V. Rotkin教授在團隊中負責理論。為了發(fā)現(xiàn)這種效應，他們必須將幾種很少使用的方法結(jié)合在一起：光學拉曼顯微鏡和同一樣品的DF-TEM，其中的挑戰(zhàn)是要在一個非常大的區(qū)域上驗證單個原子厚島的取向區(qū)。在他們的實驗中，研究小組發(fā)現(xiàn)石墨烯島在大面積上自對準。后來，他們證明這不僅僅是一個“大”區(qū)域，整個樣本都參與了這種相關(guān)的增長。然后，他們進行了許多詳細的研究，以證明效果并了解細節(jié)。
過去，通過其他方法可以實現(xiàn)石墨烯的單晶生長，但是都需要昂貴的基板或相當復雜的技術(shù)。為大面積晶體設(shè)計可靠且廉價的生長技術(shù)，對生產(chǎn)高質(zhì)量石墨烯具有直接的技術(shù)影響。Rotkin說：“在所有已經(jīng)達到原子尺寸極限的現(xiàn)代電子設(shè)備中，可變性是一個主要問題。如果工業(yè)能夠生產(chǎn)高質(zhì)量的石墨烯，沒有顆粒，沒有堆垛錯層，并且沒有取向錯誤，那么這將使石墨烯"神奇材料"在商業(yè)產(chǎn)品中可以接受，甚至對于從射頻電子產(chǎn)品到柔性顯示器的許多技術(shù)來說都是可取的?！盧otkin也認為，將這項技術(shù)放大到晶圓級，并將其轉(zhuǎn)換為其他2D材料以及能夠完全控制晶體取向的任務可能需要花費數(shù)年的研究時間。
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