单晶石墨烯制备获突破 生产速度提高150倍

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中国科学家在《自然纳米技术》上发表了一篇论文，称他们在制备单晶石墨烯方面取得了突破。通过调整和改进化学气相沉积(cvd)，他们已经将石墨烯薄膜的生产速度提高了150倍。新的研究为石墨烯的大规模应用奠定了基础。

据《科技日报》8月11日报道，石墨烯是一种二维晶体材料，由只有一个原子厚度的碳原子组成。其优异的电气、光学和机械强度使其在电子、太阳能(000591，buy)电池、传感器和其他领域有许多潜在的应用。尽管需求巨大，但其制备速度缓慢，利用率一直徘徊在25%左右，成为制约其实际应用的瓶颈之一。目前，高质量石墨烯的制备方法主要是化学气相沉积法，除了剥离法、碳化硅或金属表面外延生长法。然而，用化学气相沉积技术制备单晶石墨烯薄膜仍然需要很长时间，而且制备一厘米见方的单晶石墨烯薄膜至少需要一天，这是非常缓慢的。

在这项新的研究中，中国北京大学和香港理工大学的研究人员开发了一项新技术，可以将过程从每秒0.4微米加速到每秒60微米，速度提高150倍。诀窍是直接向参与反应的铜箔中加入一点氧气。

研究人员称，在化学气相沉积过程中，氧化物衬底可以在高达800摄氏度的高温下释放氧气。氧气的持续供应提高了石墨烯的生长速度。他们通过电子光谱分析证实了这一点，但测量结果显示，尽管氧气被释放出来，但总量很小。研究人员解释说，这可能与在非常窄的空中氧化物衬底和铜箔之间的俘获效应有关，从而提高了氧的利用效率。在实验中，研究人员可以在5秒钟内生产出0.3毫米的单晶石墨烯。

研究人员表示，这项研究对石墨烯产业具有重要意义。通过这项技术，石墨烯的生产可以采用更高效的卷对卷工艺。产量的增加和成本的降低将进一步扩大石墨烯的应用范围，刺激其需求的增长。