作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 毫米级单层石墨烯的层工程剥离LEE
(一)我们的层工程大面积石墨烯剥离技术示意图
插图显示了根据石墨和金属应力膜之间的相对结合能，剥离石墨烯的层数的变化
(乙和丙)低和高放大光学显微镜图像毫米大小的单层石墨烯获得的李氏方法
解理天然石墨表面的光学显微镜和原子力显微镜图像
插图是原子力显微镜图像的单一痕迹，显示了LEE-石墨烯的粗糙度，其中均方根值约为3
五
通过标准剥离和LEE方法获得的单层石墨烯的尺寸和密度直方图，每种方法25个样品
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abc6601 旨在为工业应用生产二维材料的大规模制造过程是基于质量和生产率之间的竞争
自上而下的机械解理方法允许纯的和完美的二维模型，但是它们对于大规模制造是一个弱的选择
在《科学进展》杂志的一份新报告中，季云月和一个研究小组在美国研究能源系统、材料科学、物理和纳米建筑
K
，日本和韩国提出了一种层工程剥离技术，可获得厚度控制在1毫米以下的大规模石墨烯
使用详细的光谱学和电子传输测量分析，该团队支持所提出的散裂(碎裂)机制
这种分层设计的剥离方法将为开发石墨烯和其他二维纳米材料的工业工艺铺平道路，用于电子和光电子领域
获得单层石墨烯的新方法 材料科学家首次使用自上而下的机械剥离成功地从三维石墨中分离出单层石墨烯
石墨烯是一种独特的材料，由于其物理和化学组成，在电子、光电子等领域有着广泛的应用
在这部作品中，穆恩等人
引入了一种称为层工程剥离(LEE)的新技术，以获得大面积石墨烯，同时控制设置中石墨烯层的选择性数量
为了实现这一点，他们在预裂的石墨上沉积了一层金薄膜，以选择性地剥离最上面的单层石墨烯
然后，他们通过沉积包括钯、镍和钴在内的不同金属薄膜来调整石墨烯的界面韧性，以获得具有受控层数的大面积石墨烯
机械剥离石墨烯受限于其尺寸、产量和厚度控制，目前不适合工业应用
研究人员以前曾考虑过气相沉积，但结果并不突出
如果一项新技术可以克服传统的剥离方法，研究人员将有一个有吸引力的替代合成方法来制备石墨烯
通过调整界面韧性控制剥落深度
分别使用钯、镍和钴在300纳米二氧化硅/硅衬底上制备的层工程毫米级石墨烯的低倍和高倍光学显微镜图像
(七)对应于(四)至(六)中白色虚线的原子力显微镜线轮廓
用钯、镍和钴获得的层工程多层石墨烯的拉曼光谱
a
u
，任意单位
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abc6601 实验——石墨烯的LEE 科学家们使用光谱学和电子传输研究来证实在由LEE方法开发的样品中不存在任何内在缺陷或化学污染
剥离法是构建大面积二维异质结构用于商业化的一种很有前途的方法
在石墨片剥落过程中，研究小组使用外部应力使表面弯曲，在域边界产生裂纹，裂纹沿金属-石墨烯界面扩展，由于残余张力导致大面积剥落
例如，当研究小组使用金(金)膜作为应力源时，金-石墨烯和石墨烯-石墨烯之间的弯曲能量允许单层分离而没有物理缺陷
Moon等人
定量分析了剥离单层石墨烯的尺寸和密度，验证了该技术的可靠性
结果显示，与通过传统方法剥离的石墨烯相比，平均面积增加了4200倍
相对于单层的密度，与标准机械剥离相比，LEE方法也显示出更好的结果
该方法是可重复的，因此在实验室中以受控的方式剥离单层石墨烯是可靠的
LEE法制备单层石墨烯的表征
在532纳米激发下李-石墨烯的拉曼光谱
(B和C)记录在三个不同样品上的γ2D对γG和ω2D对ωG:由金-李制备(红圈)、标准剥离(蓝圈)和hBN封装(橙圈)
(四)单层石墨烯的表面粗糙度通过扫描超过9 μm2的LEE和标准剥离得到
插图显示了相应的三维原子力显微镜图像
棕色至黄色刻度，0至5纳米
从锂石墨烯获得的x光电子发射光谱图
均方根粗糙度
学分:科学进步，doi: 10
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abc6601 表征LEE石墨烯 Moon等人
对LEE-石墨烯进行拉曼光谱测量，以支持他们提出的断裂机制，该机制对应力诱导的石墨烯剥落(断裂)敏感
该结果说明了当石墨烯被提升以恢复正常剥离的石墨烯的原始特性时，拉伸应变如何在LEE过程中被释放
通过额外的光谱学和显微镜研究，该团队确认了LEE石墨烯的质量
例如，原子力显微镜(AFM)测量显示石墨烯表面没有明显的物理缺陷，如裂纹、褶皱或撕裂
因此，他们承认金属膜有效地保护了石墨烯表面，使其免受LEE过程中有机残留物的影响
hBN封装的LEE-石墨烯的输运特性
(1)纵向电阻率作为2 K时背栅电压的函数(CNP为1
5伏)
左侧插图显示了该器件的光学显微照片，以及电流和电压测量的接线示意图
比例尺，5微米
(二)在2 K时纵向电导率对对数标度的密度依赖性
从我们的石墨烯器件中提取的n*值约为1010 cm
(C)在2 K(红线)和300 K(蓝线)下电子迁移率与载流子密度的函数关系
在300 K时，迁移率约为20，000 cm2V 1s 1
(四)纵向电阻率与外加磁场和2 K载流子密度的关系图
发达的朗道水平表明石墨烯器件具有高质量(黑色虚线表示填充因子为1、2、4和6)
学分:科学进步，doi: 10
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abc6601 LEE-石墨烯中的电子输运性质 科学家们通过对单层石墨烯器件进行电子传输测量，交叉检查了光谱和显微镜结果所证明的LEE石墨烯的质量
他们通过将石墨烯封装在无缺陷的六方氮化硼(hBN)晶体之间来实现这一点
血红蛋白为石墨烯提供了一个平坦和干净的表面，并保护材料在剥离后免受污染
石墨烯器件的潜在波动值与之前工作中充分剥离的石墨烯器件相似，证明了本工作中开发的器件的准确性
该团队计算了该器件在300 K时的电子迁移率( )，超过了之前工作中报道的石墨烯器件的数量级，同时与其他地方通过标准剥离方法开发的石墨烯器件的迁移率相当
因此，这项工作表明，LEE技术不会降低石墨烯的质量
通过这种方式，吉云月和他的同事们使用并回顾了从天然石墨中获得具有超大面积的高密度石墨烯的方法
为了实现这一点，他们使用不同的金属沉积技术来控制碎片的深度，并大规模生产层工程石墨烯
新方法偏离了标准的剥离方法，该方法只允许单一的剥离过程
科学家们通过重复金属薄膜的沉积和撕裂过程，从相同的石墨薄片中获得了大面积的石墨烯
这项工作展示了层工程石墨烯如何在大面积剥离，为二维异质结构的未来工业应用大规模制造铺平了道路
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