逾越通明胶带-研讨级CVD石墨烯的可扩展搬运

发布日期:2025-12-11 21:30:26来源:乐鱼app体育官方正版下载浏览次数:1208

  自2008年以来,根据化学气相堆积(CVD)的可扩展石墨烯组成技能已得到遍及运用,但需求继续高质量资料的基础研讨仍依赖于剥离石墨烯。本文,哥伦比亚大学James Hone等研讨人员在《Nano Lett》期刊宣布名为“Moving Beyond Scotch Tape: Scalable Transfer of Research-Grade CVD Graphene”的论文,研讨选用蒸腾镍技能,将超高质量的CVD石墨烯从Cu(111)基底搬运为接连薄膜或预界说形状的阵列。经过准确操控蒸腾条件,避免了对石墨烯的损害,然后坚持其固有质量。该干式搬运工艺最大极限降低了应变与掺杂。经六方氮化硼封装后,CVD成长石墨烯展现出与尖端剥离石墨烯器材适当的低温磁输运特性。经过堆叠CVD成长石墨烯,可制备改变紊乱度极低的奇特角歪曲双层石墨烯。这些效果证明,CVD成长石墨烯甚至能代替剥离片材,满意最苛刻的运用需求。

  图1. 镍辅佐的大面积/图画化石墨烯薄膜搬运至SiO₂/Si基底。a,镍辅佐化学气相堆积石墨烯搬运示意图: (1) 在成长后的Gr/Cu(111)外表蒸镀Ni层(2) 在金属外表旋涂聚丙烯碳酸酯(PPC)层及热敏剥离胶带(TRT),完成PPC/Ni/Gr层从Cu基底剥离 (3) 层压至SiO₂/Si基底,铲除TRT/PPC残留物,并用盐酸蚀刻Ni膜。b. 搬运至SiO₂/Si的大面积石墨烯薄膜光学图画。图(b)插图为扩大视图,显现石墨烯薄膜无褶皱、无附加层且无空地。c-d,别离采取了透射电子显微镜网格和SiNx/Si暗影掩模搬运至SiO2/Si基底的石墨烯方形与冠状图画光学图画。e,天然Gr-SiO2阶梯的AFM图画,其高度为0.34纳米,标明石墨烯外表无残留。f-g,有代表性的超平坦石墨烯方形与冠状图画的AFM图画。

  这些发现标志着一个要害临界点:在基础研讨范畴,化学气相堆积法成长的石墨烯已不存在可察觉的下风。事实上,镍搬运石墨烯中的低应变紊乱对拼装摩尔异质结构具有优势,并能进步量子霍尔呼应——由于应变梯度会在石墨烯中诱导出赝磁场。

  除了节省机遇和精力之外,与脱落石墨烯比较,单晶 CVD 石墨烯的运用还具有多种实践优势,包含确定性形状操控和清晰的晶体取向。剥离石墨烯本质上是随机的和尺度有限的,而这种 CVD 渠道可以大面积出产高性能石墨烯,为集成到先进设备架构中铺平道路。使用预界说的石墨烯阵列还将简化机器人异质结构拼装的进程。为完成研讨级石墨烯器材的可扩展制作,剩余的要害应战是将 hBN 介电层“逾越通明胶带”。这一应战可以终究靠继续进步 hBN 薄膜的质量或使用大规模剥离来处理来自高质量的单晶。或许,其他低无序电介质可认为许多运用供应满足的质量。

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