方法允许生长无缺陷的石墨烯

1分钟读取

一种没有缺陷的石墨烯生长新方法可能为大规模制造基于石墨烯的设备开辟道路,这些设备应用于电子、能源和医疗保健等领域。

石墨烯可以用化学气相沉积的方法来制造,但这种方法会导致石墨烯薄片的形成,其方向是随机的,在一起生长的薄片之间留下缺陷或“接缝”。

牛津大学领导的这一发现,在一份报告中报道论文将在ACS Nano上发表,揭示了如何通过操纵碳原子在相对便宜的铜箔上的排列来排列这些石墨烯薄片(域)。这是因为铜表面的原子结构起到了引导作用,控制了碳原子在其表面生长的方向。

根据该大学的介绍,结合对这种铜引导的控制和生长过程中施加的压力,可以控制这些畴的厚度、它们边缘的几何形状以及它们相遇的晶界——这些接缝阻碍了电子的顺利发展,而这是创建高效石墨烯电子器件所必需的。

牛津大学材料系的尼科尔·格罗伯特教授领导了这项工作,他说:“目前生长石墨烯薄片的方法经常会出现石墨烯畴不排列的问题。”“我们的发现表明,在这些被称为畴的薄片排列良好的情况下,可以生产出大块的石墨烯片,这将创造出一种更整洁、更坚固、更电子友好的材料。”

原则上,可制造的石墨烯薄片的尺寸仅受铜基片尺寸的限制。

由牛津大学领导的团队,包括来自德国Forschungszentrum Juelich,希腊约阿尼纳大学和Renishaw的研究人员,已经表明,使用新技术也可以选择性地生长石墨烯的双层结构域(由紧密排列的碳原子组成的双层结构域),这种结构域因其不同寻常的电学特性而特别引人注目。

格罗伯特在一份声明中说,人们以前曾使用铜作为基材,但这是第一次有人证明,许多不同类型的铜表面确实可以强烈控制石墨烯的结构。“这是我们朝着以可控方式在工业规模上制造石墨烯的方向迈出的重要一步——如果我们要弥合基础研究和构建有用的石墨烯技术之间的差距,这是至关重要的。”

2012年,在牛津大学(Oxford University)技术转让公司Isis Innovation的帮助下,该团队就这项工作提交了一份英国专利申请。