南京大學最新Nature: 質子輔助生長用于高質量石墨烯的制備

【引言】

眾所周知，通過化學氣相沉積（CVD）方式生長的石墨烯薄膜具有獨特的理化性質，因此在柔性電子學、高頻晶體管等領域具有巨大的應用前景。然而，由于石墨烯與基質材料能夠產生強耦合作用，使得石墨烯在生長過程中會形成褶皺。這一現象嚴重限制了大尺度均一薄膜的制備，阻礙著二維材料的進一步發展應用。

【成果簡介】

近期，南京大學的高力波（通訊作者）課題組發展了一種質子輔助的CVD方法，可以生長制備無褶皺的超平石墨烯。在這一方法中，質子能夠進行滲透和重聯形成氫氣，并對CVD過程產生的褶皺進行還原作用。此外，這一方法還能對石墨烯和基質之間的范德瓦爾斯作用進行去耦合，致使褶皺幾乎完全消失。這一超平石墨烯材料，不僅具有優異的清潔能力，還在器件中展示了室溫量子霍爾效應。研究認為，質子輔助的CVD方法不僅能夠盡可能維持石墨烯的固有性質，還對制備其他種類的納米材料具有普適性。2020年01月08日，相關成果以題為“Proton-assisted growth of ultra-flat graphene films”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1 石墨烯褶皺的形成和消除

圖2銅基質上的石墨烯褶皺出現質子輔助弛豫現象

圖3 無褶皺石墨烯薄膜的質子輔助生長?

圖4 超平石墨烯薄膜展現出優異的量子霍爾效應以及易清潔的能力

文獻鏈接：Proton-assisted growth of ultra-flat graphene films（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-019-1870-3）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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