韩国宣布开发出大面积完美石墨烯量产技术

近日，韩国蔚山基础科学研究所（Institute for BasicScience）多维碳材料中心宣布已经实现了大面积的单晶石墨烯的生长和表征，这种石墨烯没有褶皱、层叠，它甚至可以说是迄今为止生长和表征的最完美的石墨烯。

研究成果发表于Nature期刊，地址：DOI:10.1038/s41586-021-03753-3

利用化学气相沉积制备大面积、高质量石墨烯是目前最流行的方法。但石墨烯薄膜总是存在一些缺陷，晶界、层叠、褶皱等等，所有这些都会降低石墨烯的使用性能。过去对于消除晶界的研究已有很多，但涉及褶皱的研究较少，本次研究即重点探讨了在单晶Cu–Ni（111）箔上由乙烯前驱体生长的石墨烯薄膜的起皱/折叠过程。

重要的是，研究团队能够利用这种方法实现石墨烯生产的“规模化”。石墨烯在一个直径6英寸的自制石英炉中成功地在5片箔（尺寸为4厘米x7厘米）上同时生长，这种生长无褶皱石墨烯薄膜的方法是非常可重复的，每一个箔在箔的两侧产生两个完全相同的高质量石墨烯薄膜，石墨烯可以在大约1分钟内分层，铜镍（111）箔可以很快为下一个生长/转移周期做好准备。经过损耗测试后，研究人员得出结论“使用Cu-Ni（111）的生长和转移方法可以重复进行，基本上是无限期的。”

这种大面积的无折叠单晶石墨烯薄膜使得在整个石墨烯薄膜的任何方向上直接制造集成的高性能器件成为可能。这些单晶石墨烯薄膜对于基础科学的进一步发展具有重要意义，这将在电子、光子、机械、热学等领域带来新的应用。近乎完美的石墨烯也有助于堆叠，无论是与本身和/或与其他二维材料，以进一步扩大可能的应用范围。考虑到Cu-Ni（111）薄膜可以重复使用，石墨烯可以在不到一分钟的时间内转移到其他衬底上，使用该工艺的可扩展制造也很有前景。