九游会私享:逾越通明胶带-研讨级CVD石墨烯的可扩展搬运

  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，但需求持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持续进步 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给满足的质量。