中国科学出版社 石墨烯在液态铜上的成核和生长
信用:& copy科学中国出版社 石墨烯，尤其是石墨烯单晶，由于其独特的性质，如巨大的本征载流子迁移率、记录的热导率、超刚性和优异的透光性，是未来光子学和电子学的明星材料
然而，石墨烯能否不负众望，取决于可靠、高质量、高效率的合成
最近，中国武汉大学的一个研究小组基于液态金属化学气相沉积策略，探索了在液态铜上以高达79微米·s-1的速率令人兴奋地快速生长大石墨烯单晶
研究结果发表在《科学·中国材料》上 教授
傅雷说:“液态金属的自然属性使其成为低密度成核和石墨烯快速生长的理想平台
液态金属催化剂具有高扩散速率的准原子级光滑表面，可以避免固体金属上不可避免的缺陷和晶界
液态铜中丰富的自由电子加速了石墨烯的成核，在数秒内实现了石墨烯单晶的成核
同时，各向同性光滑表面大大抑制了成核密度
此外，由于液态铜的优异流动性，碳原子的快速传质促进了快速生长
" 他们系统地研究了石墨烯在固体铜和液体铜上的成核和生长行为
与固体铜相比，石墨烯在液体铜上的成核密度显著下降，相应的活化能也下降
就生长速率而言，石墨烯在液态铜上的生长速率几乎比在固态铜上的生长速率大两个数量级
为了阐明石墨烯在液态铜上生长的生长动力学，他们采用碳同位素标记拉曼光谱和飞行时间二次离子质谱来追踪碳原子在液态铜中的分布
他们报告说，13C和12C原子均匀地混合在每个石墨烯单晶中，与碳溶解度极低的固体铜的情况相比，在大量液体铜中可以检测到一定数量的碳原子
与固态铜表面吸附生长模式不同，液态铜上石墨烯生长的前驱体来源于表面吸附和体分离
这可以归因于液态铜中的丰富空位，其中碳原子可以首先扩散到金属块中，然后向铜表面分离和沉淀
前体供应的二元贡献
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，表面吸附和体分离，加速了石墨烯的快速生长
“我们认为，对液态铜体系中石墨烯生长速度的研究将丰富液态金属上二维材料生长的研究地图，”教授表示
傅雷
“更多有趣和独特的液体表面行为将被发现
快速生长石墨烯的液态金属策略有望扩展到各种二维材料，从而促进其未来的应用
"
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