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成功制备毫米级高度有序的、连续的、单晶的G

发布时间:2017-12-03 阅读:

  成功制备了毫米级高度有序,连续的单晶石墨烯

  石墨烯(石墨单层材料)是英国科学家在2004年首先报道的由单个sp2碳原子组成的六边形蜂窝二维结构,它可以被包裹形成零维富勒烯,卷起来形成一维碳纳米管,二维碳纳米管层迭而成三维石墨。自发现以来,石墨烯在国外已成为短时间内的研究热点。自2004年10月在“科学”杂志上发表第一份石墨烯报告以来,“科学与自然”系列出版了80多篇论文;其中,2008年的一年内,成果发表在“科学与自然”系列,共有30多篇文章。不用说,石墨烯是继碳纳米管和富勒烯球之后的又一重大发现。它具有许多优异的物理性质,可以通过实验验证以前无法验证的一些物理定律,并可能对重要的应用前景产生影响。 \\ u0026对石墨烯的广泛研究是基于其单层样品的成功制备。在过去的几年中,主要有两种典型的制备方法:天然石墨的机械剥离和SiC单晶外延。基于机械剥离法,发现石墨烯具有室温下量子霍尔效应,无质量狄拉克费米子载流子和高达200,000cm2 / Vs的迁移率等新颖性能。还制备了机械谐振器,单电子器件,pn结和其他器件原型。然而,这种方法固有的低效率和高成本,加上天然石墨本身不是一个完美的单晶结构,通常具有几微米或更小的晶粒尺寸,使其不适用于大量生产石墨烯样品,并且不合格来体现理想的石墨烯的内在物理性​​质。用外延石墨烯热解SiC单晶是另一个重要的方法。这种方法更高效,但是样本存在很多缺陷。获得高质量,大尺寸的单晶石墨烯材料,对于石墨烯固有物理性质的基础研究及其在未来器件中的应用,既有强大的挑战,也有重要的科学技术意义。近年来,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室高鸿钧研究小组对低维纳米量子结构的探索进行了系统的研究。在制备高质量的单晶石墨烯薄膜时,他们发现通过在超高真空环境中进行高温退火,可以将含碳的钌单晶向晶体表面分离,从而形成外延的单层石墨烯薄膜。初步结果报告于2007年(Chin.Phys.2007,16,351)。它是世界上最早采用这种方法制备石墨烯薄膜的两大集团之一,引起了国际同行的关注。最近,博士学生潘毅等。通过优化生长条件获得理想的外延石墨烯2D单晶材料,并通过详细的实验和理论研究证实。低能量电子衍射(LEED)结果证实了石墨烯样品的毫米级高有序性。扫描隧道显微镜结果显示石墨烯六方莫尔上层结构形成于基板表面,高分辨率图像显示每个原子在超分子细胞中的位置,并证实了石墨烯膜沿基板连续性增长的步骤。这种高质量的石墨烯二维量子结构是我国在该领域的独特工作,为进一步研究石墨烯基本问题及其在器件中的进一步应用提供了一种新的方法和理想的体系。 2008年12月30日。本工作得到了国家自然科学基金,“973”项目和中国科学院的支持。

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