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來源：界面 日前，中國科學家通過持續供氧，成功將單晶石墨烯薄膜的制備速度提高了150倍。 8月8日，國際頂級學術期刊《自然·納米技術》(Nature Nanotechnology)在線刊登了中國科學家的論文——《持續供氧可極大提高單晶石墨烯的制備速度》(Ultrafast growth of single-crystal graphene assisted by a continuous oxygen supply)。 來自中國北京大學、武漢大學、南方科技大學和香港理工大學的科研團隊表示，他們在使用化學氣相沉積法(CVD)制備單晶石墨烯薄膜時，在催化劑銅箔下方15微米處放置了一個氧化物襯底材料，后者為石墨烯薄膜的合成過程持續供氧，極大降低了碳原料分解的能壘(活化分子含有的能參加化學反應的最低限度的能量)，將化學氣相沉積法平均低于0.4微米/秒的制備速度提高了150倍至60微米/秒，并成功在5秒內制備出了一片橫向尺寸為0.3毫米的單晶石墨烯薄膜，研究人員稱，這比以往的制備方法高出了兩個多數量級。 據今年4月國家標準化管理委員會公布的《石墨烯材料的術語、定義及代號》(征求意見稿)，將石墨烯定義為由一個碳原子與周圍三個近鄰碳原子結合形成蜂窩狀結構的碳原子單層；石墨烯薄膜指在一定基體上生長的單層石墨烯、雙層石墨烯或多層石墨烯，且可從生長基體轉移到其它基體上。 石墨烯粉末和石墨烯薄膜目前是石墨烯材料的兩種主要形式。前者多摻雜在其他材料中使用，多應用于涂料和鋰離子電池領域；石墨烯薄膜則在電子、光子及光電設備領域的應用十分廣泛，極具發展前景。 目前石墨烯材料的幾種常見制備方法有機械剝離法、化學氣相沉積法、氧化還原法、液相剝離法、高溫裂解法和插層剝離法六種。其中，液相剝離法和氧化還原法主要用于制備石墨烯粉末，化學氣相沉積法則因其操作的簡易性和成本效益成為了目前最常見的大尺寸石墨烯薄膜制備方法。化學氣相沉積法指的是高溫下含碳原子氣體在襯底(如金屬或非金屬等)表面分解并沉積生成石墨烯材料的方法。 美國《IEEE綜覽》雜志8月9日報道稱，中國科研團隊在實驗化學氣相沉積法時，將氧化物襯底材料置于800攝氏度以上的高溫環境中，使其能夠持續釋放氧氣。電子能譜學的測量結果表明，氧化物襯底材料的確釋放了氧氣。盡管產生的氧氣量相當有限，但氧化物襯底材料與銅箔之間的微小空間形成了陷阱效應(在有非平衡載流子時，雜質能級積累某一種非平衡載流子的效應)，由此擴大了氧氣發揮的效用。 研究人員認為，如果將這種超速合成的化學氣相沉積法與滾動式制造技術相結合，將很有可能實現高質量單晶石墨烯薄膜的規模化生產。 |
