南京大学最新Nature: 质子辅助生长用于高质量石墨烯的制备

【引言】

众所周知，通过化学气相沉积（CVD）方式生长的石墨烯薄膜具有独特的理化性质，因此在柔性电子学、高频晶体管等领域具有巨大的应用前景。然而，由于石墨烯与基质材料能够产生强耦合作用，使得石墨烯在生长过程中会形成褶皱。这一现象严重限制了大尺度均一薄膜的制备，阻碍着二维材料的进一步发展应用。

【成果简介】

近期，南京大学的高力波（通讯作者）课题组发展了一种质子辅助的CVD方法，可以生长制备无褶皱的超平石墨烯。在这一方法中，质子能够进行渗透和重联形成氢气，并对CVD过程产生的褶皱进行还原作用。此外，这一方法还能对石墨烯和基质之间的范德瓦尔斯作用进行去耦合，致使褶皱几乎完全消失。这一超平石墨烯材料，不仅具有优异的清洁能力，还在器件中展示了室温量子霍尔效应。研究认为，质子辅助的CVD方法不仅能够尽可能维持石墨烯的固有性质，还对制备其他种类的纳米材料具有普适性。2020年01月08日，相关成果以题为“Proton-assisted growth of ultra-flat graphene films”的文章在线发表在Nature上。

【图文导读】

图1 石墨烯褶皱的形成和消除

图2铜基质上的石墨烯褶皱出现质子辅助弛豫现象

图3 无褶皱石墨烯薄膜的质子辅助生长 

图4 超平石墨烯薄膜展现出优异的量子霍尔效应以及易清洁的能力

文献链接：Proton-assisted growth of ultra-flat graphene films（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-019-1870-3）

本文由材料人学术组NanoCJ供稿。

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