在Cu上快速合成大面积的双层石墨烯薄膜
Jincan Zhang1,2,3,4, Xiaoting Liu1,2,3, Mengqi Zhang2,5
1Center for Nanochemistry, Beijing Science and Engineering Center for Nanocarbons, Beijing National Laboratory for Molecular Science, College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, 100871, Beijing, P. R. China.
Nature communications
|June 2, 2023
概括
研究人员开发了一种快速的方法,使用微量CO2合成大面积双层石墨烯 (BLG). 这一突破使得高质量的BLG生产成为可能,并为电子和光子学增强了性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
背景情况:
- 双叶石墨烯 (BLG) 具有独特的电子,光子和机械性能.
- 目前的合成方法,如化学蒸汽沉积 (CVD) 在铜 (Cu) 面临的挑战,在增长速度和覆盖范围的大面积应用.
- 实现特定的堆叠订单,如AB-stacking,对于BLG的高级功能至关重要.
研究的目的:
- 开发一种快速高效的合成方法,用于大面积,高品质的双层石墨烯.
- 为了研究二氧化碳在铜上的双层石墨烯生长机制中的作用.
- 探索合成的AB堆叠双层石墨烯的特性和潜在应用.
主要方法:
- 在商用多晶Cu薄膜上使用高温化学蒸汽沉积 (CVD).
- 在高温生长过程中引入微量二氧化碳 (CO2).
- 描述合成的双层石墨烯的覆盖面,堆叠顺序 (AB-stacking),机械强度,透射率,板电阻和带隙.
主要成果:
- 在20分钟内使用微量二氧化碳 (CO2) 实现了米尺寸的连续双层石墨烯薄膜.
- 在合成的BLG中获得了高比例的AB堆叠结构.
- 在大面积的BLG中证明了增强的机械强度,均透射率和低板电阻.
- 在单晶111) 和超平单晶111) /蓝宝石基板上分别种植的BLG中报告了96%和100%的AB堆叠.
- 展示了AB堆叠BLG的可调节带隙和有效光检测性能.
结论:
- 微量二氧化碳显著加快了铜上高质量的双层石墨烯的合成.
- 开发的方法允许大规模生产具有优越性质的大面积AB堆叠双层石墨烯.
- 这一进步为BLG在先进的电子和光子设备中开辟了新的途径.
