石墨烯 – 大规模生产和应用

作者：Yu-Ming Lin博士，Bluestone Global Tech副总裁
编辑：Will Soutter

关于石墨烯

石墨烯是世界上最薄的材料。每片石墨烯是单层碳原子，厚度仅为0.34nm，形成鸡笼铁丝网结构。石墨烯的这种二维性质导致了许多独特的电学和光学特性，自2004年首次物理剥离出以来，这在学术界和工业界引起了极大的兴趣。

石墨烯的一些重要特性总结如下：

• 在整个可见光谱范围内高度透明，光学透射率为 97.7%
• 高导电性
• 优异的导热性
• 柔性
• 化学性质稳定
• 机械坚固

石墨烯与半导体的比较

表 1.石墨烯和一系列常见体半导体的一些关键参数的比较

石墨烯的平面原子结构创造了一个真正的二维系统，从而产生了独特的电子特性。 石墨烯实际上是一种半金属或零带隙半导体，其中电子以光速的1/300的炽热速度作为无质量的狄拉克费米子移动。这种出色的载流子迁移率使石墨烯成为高速电子产品的有前途的候选者。虽然石墨烯中缺乏带隙可能会限制其在数字计算电路中的使用，但对于模拟设备和不需要关闭设备的电路，没有这样的限制。

卓越的电气性能，结合石墨烯的极致薄度、高机械强度、柔韧性和光学透明度，将石墨烯与迄今为止已知的所有其他半导体区分开来，并进一步为新型电子应用开辟了令人兴奋的可能性。

图1.石墨烯的新兴应用

Bluestone Global Tech的石墨烯生产

尽管石墨烯带来了所有令人兴奋的可能性，但实现石墨烯全部潜力的关键挑战之一是缺乏工业生产规模的高质量石墨烯薄膜。

为了解决这一缺陷并使石墨烯改善我们的生活，Bluestone开发了一种通过化学气相沉积（CVD）制造大面积石墨烯片的稳健方法。

2012年，Bluestone宣布生产超过60英寸（150厘米）的单个连续石墨烯薄膜，并展示了这种大面积石墨烯在柔性PET基板上的转移。这是第一次成功地操纵和处理如此大面积的单层原子。

Bluestone进一步发展了将大面积CVD石墨烯合成和转移到各种基板上的能力，包括PET和玻璃。我们正在开发大规模生产工具，以实现石墨烯产品的成本和产量的降低，以及必要的质量和过程控制系统。我们最近的开发允许合成长度超过300英寸的连续石墨烯薄膜。

图2.Bluestone Global Tech大面积石墨烯薄膜合成开发

Bluestone的石墨烯薄膜经过质量控制，以满足各种应用的需求：

• Gratom-M™：高载流子迁移率（>3500 cm2/Vs）
• Gratom-R™：低薄层电阻（<150欧姆） Gratom-S™：单域石墨烯（>200 μm）
• Gratom-A™：长度超过7m的大面积石墨烯

图3.Bluestone高品质石墨烯产品的表征。

大面积石墨烯的应用

高质量、大面积石墨烯的可用性引起了寻求ITO（铟掺杂氧化锡）替代解决方案的公司和设备制造商的极大兴趣。 随着个人移动设备的普及和柔性电子产品的趋势，预计石墨烯将在需要灵活性和透明度的应用中作为透明导体发挥重要作用。

随着对石墨烯质量控制的提高，预计高速石墨烯器件将出现，以利用石墨烯卓越的电性能。IBM已经展示了一种基于石墨烯的集成电路，工作频率为10GHz作为混频器。

虽然石墨烯有很多应用，但充分利用石墨烯潜力的应用尚未揭晓。当更多革命性的应用被开发出来时，就不会缺少高质量的石墨烯材料。

图4.石墨烯在柔性电子中的应用。

图5.IBM开发的石墨烯晶体管和集成电路（IC）。

总结

有质量保证的大面积石墨烯现已从Bluestone Global Tech获得，用于基础研究和应用或产品开发。

我们欢迎战略合作伙伴关系，以开发石墨烯大规模生产和加工工具，以及石墨烯基器件的应用。

关于Bluestone Global Tech

Bluestone Global Tech（BGT）成立于2011年，总部位于纽约，是第一家商业批量生产高质量大面积石墨烯的公司。Bluestone的革命性石墨烯产品，独家加工IP和先进的应用程序开发旨在为我们的日常生活带来协调一致的改善。

随着这种突破性材料的批量生产，Bluestone Global Tech正在重新提炼一切！

此信息来源、审查和改编自 Bluestone Global Tech 提供的材料。