北大本周再發Nature: 高指數晶面單晶銅箔的制備

【引言】

制備大尺寸、具有多晶面指數（facet indices）的單晶金屬箔一直是材料學家追求的目標。對于金屬來說，低指數晶面僅有三種({100}, {110} and {111})，而與此相比，高指數晶面則有無限種，因此具有更加豐富的表面和性能。然而，不管是熱力學還是動力學角度金屬都更傾向于形成低指數晶面，因此可控制備高指數晶面的單晶金屬箔是一個巨大的挑戰。

【成果簡介】

韓國蔚山科學技術院的丁峰、南方科技大學的俞大鵬院士以及北京大學的王恩哥院士、劉開輝研究員（共同通訊作者）等人報道了一種制備多種單晶銅箔的晶種生長技術。由此制備的銅箔不僅尺寸高達30*20平方厘米，還具有多達30種晶面。研究人員首先將多晶銅箔進行溫和預氧化，隨后在還原性氣氛中進行退火處理，最終導致了整張箔水平的高指數晶面生長。研究表明，銅箔上的氧化表面層的出現意味著表面能最小化并不是晶面選擇生長的關鍵因素，相反地，可消耗較小晶粒并消除晶界的大尺寸晶粒晶面決定了晶面的生長。這項生長技術不僅可以制備銅箔，還能制備高指數單晶鎳箔，是一種通用的材料制備手段。研究認為這一多晶面金屬箔在二維材料制備、選擇性催化等方面均有潛在的應用價值。2020年05月27日，相關成果以題為“Seeded growth of large single-crystal copper foils with high-index facets”的文章在線發表在Nature上。

【圖文導讀】

圖1 銅(112)?單晶的表征

圖2 A4紙尺寸的多晶面單晶銅箔

圖3 多晶面單晶銅箔的晶種生長

圖4 單晶銅的晶面轉移以及多晶面單晶鎳箔的表征

文獻鏈接：Seeded growth of large single-crystal copper foils with high-index facets（Nature, 2020, DOI: 10.1038/ s41586-020-2298-5）

本文由材料人學術組NanoCJ供稿。

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