研究人员将大型石墨烯晶体生长，具有卓越的电气性能

机械工程研究员Yufeng Hao在铜膜上演示了大型单一石墨烯晶体。

通过在右表面浓度下提供氧气，奥斯汀德克萨斯大学的研究人员能够生长石墨烯晶体，这些晶体为只有4年前大约10,000倍的大约10,000倍。

德克萨斯大学在奥斯汀的研究人员介绍，德克萨斯州奥斯汀 - 谈到石墨烯的生长 - 超薄，超空地，全碳材料 - 它是最适销的。

该团队使用表面氧气在铜上生长厘米尺寸的单石墨烯晶体。只有四年前，晶体比最大的晶体大约10,000倍。非常大的单晶具有卓越的电性能。

“我们发挥的游戏是我们想要成核（微小的”水晶种子“的生长）发生，但我们也希望利用和控制这些微型核的数量有多少，而且会变得更大，”罗德尼S 。苏达克尔工程学院教授。“右表面浓度的氧气意味着只有少数核生长，赢家可以生长成非常大的晶体。”

该团队 - 由博士后豪豪豪硕和机械工程系苏达和材料科学与工程方案，以及Luigi Colombo，具有德克萨斯乐器的材料科学家 - 在石墨烯生长方法上工作了三年。该团队的论文“表面氧气在铜的大型单晶石墨烯的增长中的作用”是在2013年11月8日的封面上的封面，科学问题。

世界上最强大的材料之一，石墨烯是柔性的，具有高电导率和导热性，使其成为柔性电子，太阳能电池，电池和高速晶体管的有希望的材料。该团队对石墨烯生长的理解是如何受到不同表面氧气影响的影响是改善工业规模的高质量石墨烯薄膜的主要步骤。

该团队的方法“是一种基本突破，将导致高质量和大面积的石墨烯薄膜的增长，”Sanjay Banerjee说，纳米电子南部纳米电子学院（天鹅）负责。“通过增加单晶畴尺寸，将显着改善电子传输性能并导致柔性电子产品中的新应用。”

石墨烯一直以多晶形式生长，即，它由许多晶体组成，该晶体与在晶体（“晶界”）之间的边界中与不规则化学键合并的晶体组成，类似于贴剂工作被子的东西。大型单晶石墨烯具有很大的兴趣，因为多晶体材料中的晶界具有缺陷，并且消除了这种缺陷使得更好的材料。

通过控制表面氧的浓度，研究人员可以将晶体尺寸从毫米增加到厘米。而不是六边形和较小的晶体，添加适量的表面氧气产生的单个晶体，其具有多刺的边缘，类似于雪花。

“从长远来看，可能有可能实现仪表长度的单晶，”鲁夫说。“这是可能的其他材料，例如硅和石英。即使是厘米晶体尺寸 - 如果晶界不是太缺陷 - 非常重要。“

“我们可以开始考虑这种材料在飞机和其他结构应用中的潜在用途 - 如果它被证明在类似于飞机翼的部分等的长度鳞片上，等等，”他说。

该团队的另一个主要发现是，在表面氧存在下生长的石墨烯膜中的电子（电子移动的载流子移动）非常高。这很重要，因为电荷载波移动对于许多电子设备的速度很重要 - 速度越高，设备可以执行越快。

Yufeng Hao表示，他认为这项研究中获得的知识可能对工业有用。

“我们的方法种植的高质量石墨烯可能会通过工业进一步发展，最终将允许设备更快，更高效，”郝说。

单晶膜还可用于评估和开发新型设备，该设备呼叫更大的规模，比在Colombo添加到之前可以实现。

“此时，没有其他报告的技术可以提供高质量的可转移薄膜，”科伦博说。“我们能够生长的材料在其性质中比多晶膜更均匀。”

这项研究由以下内部资助Ut Austin。Keck Foundation，海军研究办公室和西南地区纳米技术中心（SWAN），由纳米电子研究倡议（NRI）支持。本文的共同作者来自Cockrell工程学院和物理系。其他共同作者来自哥伦比亚大学，一个*星（新加坡），桑迪亚国家实验室 - 利弗莫尔，赖斯大学和德克萨斯乐器。

出版物：Yufeng Hao，等，“表面氧气在铜的大型单晶石墨烯生长中的作用，”科学“2013年11月8日：卷。 342号。 6159 PP 720-723; DOI：10.1126 / Science.1243879.

图像：德克萨斯大学奥斯汀