中科院（yuàn）化學所在絕（jué）緣基底上生長出單層石墨烯薄膜，遷移率達3800cm2 V-1 s-1
中科院化學所在（zài）絕緣基底上（shàng）生長出單層石（shí）墨烯薄（báo）膜，遷移率達3800cm2 V-1 s-1
化學氣相沉積（jī）（CVD）是（shì）生長大麵積高質量石墨烯的有（yǒu）效方法之一。在石墨烯的CVD生（shēng）長過程中，需要（yào）使用金（jīn）屬催化（huà）劑，石墨烯需要轉（zhuǎn）移才能構築電學器件，與當前的半導體加工工藝不兼容，同時轉（zhuǎn）移會造成石墨烯的褶（zhě）皺、破（pò）損和降低其電學性（xìng）能。如能在絕緣襯底上實現石墨烯的無金屬催化生長，那就不需要轉移可直接構築（zhù）電（diàn）學器件。但是，不同於多數金屬（shǔ）基底上的（de）自（zì）限製生長（zhǎng）方式，石墨烯在絕緣（yuán）基底上的CVD生長常常會伴隨有生長（zhǎng）速度慢與重（chóng）複成核等缺點，因而會形成均勻性差並具有不確定層數的石（shí）墨烯膜。因（yīn）此，在絕緣（yuán）基底上直接製備大麵（miàn）積均勻單（dān）層石墨（mò）烯薄膜，對其（qí）實現與半導體行業（yè）對接和加速石墨烯工業化應（yīng）用進程具有深遠（yuǎn）影響。
在國家（jiā）自然科學（xué）基金委和中國科學院先導項目的支持下，中科院化學研究所（suǒ）有機（jī）固體重點實驗室於貴課題組長期致力於CVD可控製備石（shí）墨烯（xī）研究，並取得了係列進展（Adv. Mater. 2015, 27, 2821-2837; Adv. Mater.2015, 27, 4195-4199; Adv. Mater. 2016, 28, 4956-4975; Adv. Mater. Interfaces 2016, 3, 1600347; J. Mater. Chem. C 2016, 4, 7464-7471; Mater. Horiz. 2016, 3, 568; Chem. Mater. 2017, 29, 1022-1027;Nat. Commun. 2017, 8, 14029; Carbon 2017, 121, 1-9; Adv. Mater. Interfaces 2018, 5, 1800347;Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 192-197; Mater. Horiz. 2018, 5, 1021-1034; Chem. Mater. 2019, 31, 1231; Adv. Mater. Technol. 2019, 4, 1800572; Diamond Relat. Mater. 2019, 91, 112-118; Small Methods 2019, 31, 2507）。
近日，研究人（rén）員采用了一種新的前驅體調控策略成功地抑製了石墨烯的二（èr）次成核，從而在絕緣基底上直接生長出大（dà）麵積高質（zhì）量的均勻（yún）單層石墨烯薄膜。通過對石墨烯生長機（jī）理的研究得（dé）知，二氧化矽襯底表（biǎo）麵的羥基化弱化了石墨烯邊緣與襯底之間（jiān）的（de）結合，進而實現了初級成（chéng）核（hé）主導（dǎo）的石墨烯生長。場效應晶體管（FET）器件測試結果顯示出製備的均勻單層石（shí）墨烯膜具有優異的電學性能，遷移率最高（gāo）達到3800 cm2 V-1 s-1，是目（mù）前絕緣基底上（shàng）生（shēng）長的石墨烯薄膜器件（jiàn）的性能最高值。這種無需任何複雜的（de）轉移過程，簡便可控在絕（jué）緣基底上（shàng）製備高質量石（shí）墨烯薄膜的方（fāng）法，使石墨烯在集成電子和光電子領域（yù）中的（de）應用又邁（mài）進了一步。該工作中，研究人（rén）員與清華大學工程（chéng）力學係教授徐誌平課題組在石墨烯生（shēng）長機理方麵開展了密切的合作研究，相關研究成果發表於《美國化學會誌》上（J. Am. Chem. Soc., 2019， 141, 11004-11008），通訊作者為於貴和徐誌平，第一作者為王華平。
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