2月28日，《自然—通訊》雜志在線(xiàn)發(fā)表了中科院金屬所沈陽(yáng)材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實(shí)驗室成會(huì )明、任文才團隊在石墨烯制備方面取得的一項新突破，他們通過(guò)金屬外延生長(cháng)方法，制備出了具有非常優(yōu)異場(chǎng)發(fā)射效應的毫米級單晶石墨烯及其薄膜。
石墨烯優(yōu)異的電、光、強度等眾多優(yōu)異性質(zhì)使其在電子學(xué)、自旋電子學(xué)、光電子學(xué)、太陽(yáng)能電池、傳感器等領(lǐng)域有著(zhù)重要的潛在應用，但大規模高質(zhì)量制備技術(shù)是制約其進(jìn)入實(shí)際應用的瓶頸之一。
目前制備高質(zhì)量石墨烯的方法，有膠帶剝離法、碳化硅或金屬表面外延生長(cháng)法和化學(xué)氣相沉積法(CVD)，前兩種方法效率低，不適于大量制備。而迄今由CVD法制備的石墨烯，一般是由納米級到微米級尺寸的石墨烯晶疇拼接而成的多晶材料。
對于以金屬基體生長(cháng)的石墨烯，通常以腐蝕金屬基體的方法來(lái)進(jìn)行轉移，不僅存在金屬殘存、轉移過(guò)程破壞石墨烯結構的問(wèn)題，而且污染環(huán)境、成本高、不適合貴金屬基體。
成會(huì )明等采用貴金屬鉑生長(cháng)基體，以低濃度甲烷和高濃度氫氣通過(guò)常壓CVD法，成功制備出了毫米級六邊形單晶石墨烯及其構成的石墨烯薄膜。通過(guò)該研究組發(fā)明的電化學(xué)氣體插層鼓泡法，可將鉑上生長(cháng)的石墨烯薄膜無(wú)損轉移到任意基體上。
該方法操作簡(jiǎn)便、速度快、無(wú)污染，并且適于釕、銥等貴金屬以及銅、鎳等常用金屬上生長(cháng)的石墨烯的轉移，金屬基體可重復使用，可作為一種低成本、快速轉移高質(zhì)量石墨烯的普適方法。
該方法轉移的單晶石墨烯具有很高的質(zhì)量，將其轉移到Si/SiO2基體上制成場(chǎng)效應晶體管，測量顯示該單晶石墨烯室溫下的載流子遷移率可達7100 cm2 V-1 s-1。
金屬基體上大尺寸單晶石墨烯及其薄膜的多次重復生長(cháng)，為石墨烯基本物性的研究及其在高性能納電子器件、透明導電薄膜等領(lǐng)域的實(shí)際應用奠定了材料基礎。