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單晶石墨烯薄膜生產速度何以提高150倍

作者：中國科學院成都有機化學有限公司來源：http://m.chun-tian.cn 日期：2016-08-19 11:45:33

中國科學家在《自然·納米技術》雜志上發表論文稱，他們在單晶石墨烯制備上取得了一項突破。通過對化學氣相沉積法（CVD）的調整和改進，他們將石墨烯薄膜生產的速度提高了150倍。新研究為石墨烯的大規模應用奠定了基礎。

石墨烯是由碳原子構成的只有一層原子厚度的二維晶體材料，在電、光、機械強度上的優異特性，使其在電子學、太陽能電池、傳感器等領域有著眾多潛在應用。雖然需求巨大，但其制備速度緩慢，利用率一直徘徊在25%左右，成為制約其進入實際應用的瓶頸之一。目前制備高質量石墨烯的方法，除膠帶剝離法、碳化硅或金屬表面外延生長法外，主要是化學氣相沉積法。但通過CVD技術生產單晶石墨烯薄膜仍然需要耗費很長的時間，制備一塊厘米見方的單晶石墨烯薄膜至少需要一天的時間，十分緩慢。

在新的研究中，中國北京大學和香港理工大學的研究人員開發出一種新技術，能將這一過程從每秒0.4微米加速到每秒60微米，速度提升150倍。而其中的訣竅，就是在參與反應的銅箔上直接加入了少許氧氣。

研究人員表示，氧化物基板會在化學氣相沉積過程中高達800攝氏度的高溫中釋放出氧氣。氧氣的連續供應提高了石墨烯的生長速率。他們通過電子能譜分析證實了這一點，但測量表明，氧氣雖然被釋放，然而總量很小。研究人員解釋說，這可能與氧化物基板與銅箔之間非常狹小的空間產生了俘獲效應，從而提高了氧氣的利用效率有關。在實驗中，研究人員能在短短5秒的時間內生產出0.3毫米的單晶石墨烯。

研究人員稱，對石墨烯產業而言，該研究意義重大。通過該技術石墨烯的生產將能采用效率更高的卷對卷制程。而產量的增加和成本的下降，會進一步擴大石墨烯的使用范圍，刺激其需求量的增長。

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