近期，中國科學(xué)院上海微系統與信息技術(shù)研究所信息功能材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室SOI材料與器件課題組在鍺基石墨烯的取向生長(cháng)機制方面取得進(jìn)展。課題組研究人員發(fā)現襯底表面原子臺階對于石墨烯取向生長(cháng)的重要性，并且與華東師范大學(xué)合作借助于第一性原理DFT理論計算分析得到石墨烯單晶疇在(110)晶面的鍺襯底上取向生長(cháng)的物理機理，為獲得晶圓級的單晶石墨烯材料奠定了實(shí)驗與理論基礎，有助于推動(dòng)石墨烯材料真正應用于大規模集成電路技術(shù)。

相關(guān)研究成果以HowgrapheneislandsareunidirectionallyalignedonGe(110)surface為題于近期發(fā)表在NanoLett.,2016,16(5),pp3160–3165上。

　　石墨烯憑借其優(yōu)異的電學(xué)性能被人們認為是后硅CMOS時(shí)代最有競爭力的電子材料之一，SOI材料與器件課題組于2013年在國際上首次實(shí)現了用鍺基襯底CVD法生長(cháng)大尺寸連續單層石墨烯(Sci.Rep.3(2013),2465)，實(shí)現了石墨烯與半導體的集成。韓國三星公司在此基礎上將鍺基石墨烯的研究工作推廣至單晶晶圓級別（Science344,286–289(2014)，在(110)晶面的鍺襯底上通過(guò)生長(cháng)一系列取向相同的石墨烯單晶疇進(jìn)而無(wú)縫拼接為晶圓級的高質(zhì)量單晶石墨烯材料，然而相關(guān)取向生長(cháng)的物理機制一直不明確。
      SOI課題組戴家赟、狄增峰等研究人員發(fā)現在原子臺階密度高的鍺襯底表面上生長(cháng)的石墨烯晶疇通常位于臺階邊緣，并且具有高度取向性；而在經(jīng)過(guò)高溫退火處理平坦的表面上生長(cháng)的石墨烯取向性差。通過(guò)第一性原理DFT理論計算發(fā)現鍺原子與碳原子在臺階邊緣處形成的強烈的Ge-C化學(xué)鍵以及兩者的晶格匹配關(guān)系決定了石墨烯晶疇的取向性。對于石墨烯取向一致機理的研究，有助于加深對CVD生長(cháng)石墨烯的過(guò)程中微觀(guān)機制的了解，推動(dòng)石墨烯真正應用于微電子領(lǐng)域。