在02國家重大專(zhuān)項的支持下，中國科學(xué)院上海微系統與信息技術(shù)研究所在石墨烯研究中取得新進(jìn)展：采用銅蒸氣輔助，在Cu-Ni合金襯底上實(shí)現AB堆 垛雙層石墨烯（ABBG）的快速生長(cháng)，典型單晶疇尺寸約300微米，生長(cháng)時(shí)間約10分鐘，速度比現有報道提高約一個(gè)數量級。研究論文于2月24日在 small 上在線(xiàn)發(fā)表（C. Yang, et al., Copper-Vapor-Assisted Rapid Synthesis of Large AB-Stacked Bilayer Graphene Domains on Cu-Ni Alloy, DOI: 10.1002/smll.201503658）。
上海微系統所實(shí)現AB堆垛雙層石墨烯的快速生長(cháng) ABBG可以通過(guò)電場(chǎng)產(chǎn)生可調帶隙，對于石墨烯在邏輯器件及光電子器件等方向的應用具有重要價(jià)值，但如何快速生長(cháng)大晶疇ABBG仍然是一個(gè)亟待 解決的技術(shù)難題。傳統Cu襯底上的表面催化機理由于自限制效應嚴重阻礙了第二層石墨烯的生長(cháng)，而Ni襯底上的溶解析出機制存在層數不均、晶核大小難以控制 等難題。
上海微系統所石墨烯研究團隊近期采用Cu-Ni合金在國際上首次報道了1.5英寸石墨烯單晶的超快生長(cháng)，論文在Nature Material上發(fā)布 (DOI: 10.1038/nmat4477)。在此基礎上，通過(guò)引入銅蒸氣，實(shí)現了大晶疇ABBG的快速生長(cháng)。銅蒸氣的參與降低了Cu-Ni合金襯底表面第一層石 墨烯的生長(cháng)速度，提高了融入襯底的活性碳原子濃度，而融入襯底的碳原子通過(guò)等溫析出形成了和第一層石墨烯具有嚴格取向關(guān)系的大晶疇ABBG。與現有文獻相 比，Cu蒸汽和Cu-Ni合金的協(xié)同效應將ABBG的生長(cháng)速度提高約一個(gè)數量級。該研究為ABBG的規模制備打通了一條重要的技術(shù)路徑，為探索AB堆垛雙 層石墨烯在微電子和光電子器件方向的應用奠定了基礎。
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