中科院批量制備高質量石墨烯研究獲進展

　　7月20日從中科院獲悉，中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員劉立偉課題組和蘇州格瑞豐納米科技有限公司合作，首先對銅襯底進行晶向調控，揭示了氧化層對銅襯底晶向的調控作用和機制。研究發現銅表面氧化層有利于Cu(001)晶向的形成，而用氫氣去除銅表面氧化層后，銅襯底則迅速轉變為Cu(111)晶向，并利用密度泛函理論計算揭示了氧對銅襯底晶向轉變影響的機制。該工作揭示了氧氣和氫氣在銅襯底晶向轉變中的作用，同時也有利于單晶化襯底實現高質量石墨烯的可控制備。相關結果已經發表于《科學報告》。

　　基于上述研究成果，該團隊提出了通過構建一個基于分子熱運動的靜態常壓CVD(SAPCVD)系統，實現了快速批量制備高質量石墨烯。實驗結果證明SAPCVD系統能夠同時在20層銅襯底上批量化制備光學均勻的石墨烯，其生長速率達到1.5 μm/s。通過調控石墨烯和銅襯底的晶格失匹配，石墨烯的晶界密度得到有效抑制。

　　相比于傳統低壓流動CVD(LPCVD)或者常壓流動CVD(APCVD)系統，SAPCVD系統制備石墨烯的優點主要體現在3點：首先，石墨烯生長氣氛均勻且不受流阻的影響，有利于大批量制備石墨烯；其次，碳源濃度可以在1500%的大窗口下實現均勻單層石墨烯，更容易獲得光學均勻的石墨烯薄膜；最后，碳源可以在CVD生長室內充分地分解，并且可以有效降低石墨烯制備過程中對真空設備的依賴，降低了石墨烯的制備成本。該工作提出通過靜態常壓CVD技術和Cu(111)單晶疊層襯底技術實現快速批量制備高質量石墨烯，加速了石墨烯在柔性電子器件中的應用。這一科研成果最近發表在Small上。

　　該系列工作得到國家自然科學基金、江蘇自然科學基金的大力支持。

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