金多喜·卡罗尔·金，蔚山国家科学技术研究所 大规模(~2
5毫米x 1
在铜(111)箔上的无adlayer单晶石墨烯薄膜的扫描电镜图像
信用:蔚山国家科学技术研究所 由杰出的罗德尼教授领导的国际研究团队
美国国立科技大学基础科学研究所多维碳材料中心的鲁夫(自然科学学院)报道了一个真正的单层(即
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无adlayer)大面积铜箔上的大面积石墨烯薄膜
这似乎是单层石墨烯上一系列看似相似的声明中的最新一个
然而，这一成就不同于其他成千上万以前的出版物，因为他们都没有描述真正的单层石墨烯大面积
这种薄膜中一直存在着附加层(双层或多层区域)
科学家们改进了化学气相沉积法，消除了生长石墨烯的铜箔中的所有碳杂质
在金属箔(尤其是铜箔)上进行化学气相沉积是目前最有前途的大面积高质量石墨烯薄膜的可扩展和可再生合成方法
研究小组研究了为什么“adlayers”出现在铜箔上生长的石墨烯薄膜中，并发现箔内的碳杂质直接导致adlayers的成核和生长
(贴片层是薄膜中存在2层或3层的区域，即多层“贴片”
) “通过使用飞行时间二次离子质谱和燃烧分析，我们发现商用铜箔在表面附近有‘过量碳’，深度约为300纳米
江西铜业有限公司是世界上最大的铜箔供应商之一，通过与该公司的一名技术专家的讨论，我们了解到，在制造过程中，铜箔中嵌入了碳，这可能是由于碳基油用于润滑铜箔在高轧制温度下接触的轧辊
这篇文章的第一作者罗达
通过在1060℃的H2下退火完全除去碳后，他们能够获得无附加层的单层石墨烯薄膜
在铜(111)箔上有平行长折叠的无附加层单晶石墨烯薄膜的扫描电镜图像
(二)单晶石墨烯薄膜蜂窝点阵的高分辨率超高真空扫描隧道显微镜图像
在单晶石墨烯薄膜的两个相邻折叠之间的区域中直接制造高性能场效应晶体管的示意图
(四)用各种石墨烯样品构图的场效应晶体管测量的载流子迁移率；无adlayer单晶石墨烯薄膜表现出最好的性能
信用:蔚山国家科学技术研究所 通过应用相同的方法，IBS的科学家们还在单晶铜箔上获得了无adlayer的单层和单晶石墨烯薄膜
第一批作者之一王美惠解释说:“我们因此解决了两个问题，这两个问题在以前的化学气相沉积石墨烯薄膜的合成中一直存在
事实上，在大面积(例如单层或双层)上实现层数的完美均匀性可用于确保一致的器件性能
Adlayer区域的不同之处在于，e
g
当存在于器件的有源区中时
除了adlayers之外，GBs还存在于通过化学气相沉积法制备的多晶石墨烯薄膜中，其中具有不同结晶取向的石墨烯岛连接在一起以完成薄膜
GBs的存在降低了载流子迁移率和热导率，并降低了机械强度
然而，科学家们在他们的单晶薄膜中留下了一个引人入胜的特征:这种单晶石墨烯包含高度取向的平行“f原子”，长度为厘米，宽度约为100纳米，间距为20至50微米
就像adlayers和GBs一样，观察到折叠显著降低了石墨烯的载流子迁移率
为了消除adlayers、GBs和folds的这种散射效应，研究小组在位于两个相邻的folds之间的区域中对场效应晶体管进行了构图，使晶体管与folds平行
与多晶石墨烯薄膜中准随机分布的褶皱不同，大面积单晶石墨烯薄膜中的褶皱高度对齐
这使得从折叠之间的区域制造集成高性能器件变得容易
王解释说:“两个相邻褶皱之间的区域是‘干净的’，没有任何褶皱、附加层或基底
这使得该器件具有非常高的电子和空穴迁移率
场效应晶体管显示非常高的室温载流子迁移率值，约为1
0 x 104 cm2V-1s-1
这种高载流子迁移率“转化”为具有高性能的各种有用的器件
" (a-b)(左图)铜(111)箔上无adlayer单晶石墨烯薄膜的扫描电镜图像和转移到300纳米二氧化硅/硅晶片后薄膜的光学图像(右图)
(左图)在多晶铜箔上带有附加层的多晶石墨烯薄膜的扫描电子显微镜图像和(右图)转移到300纳米二氧化硅/硅晶片后薄膜的光学图像
气体流量和压力的化学气相沉积参数如下:(a，c)H2/CH4(200 SCCM/1 SCCM)2
0托；(b，d) H2/CH4 (30 sccm / 30 sccm 0
氩中的1% CH4)
0托
黑色箭头指向褶皱
信用:蔚山国家科学技术研究所 鲁夫主任指出，“我们对大面积无附加层单晶石墨烯的研究是一个突破
这种均匀的“完美”单层单晶石墨烯有望用作高分辨率透射电子显微镜成像和光学器件的超薄支撑材料
也作为适当的石墨烯来实现极其均匀的功能化，这导致许多其他应用，特别是用于各种类型的传感器
我还想指出，我们非常重视联合国空间技术研究所、HKUST和瑞典航天大学的共同作者所做的重要贡献
这项研究得到了基础科学研究所的支持，并发表在《高级材料》杂志上
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