Neue Technologien können faltenfreies Graphen produzieren

Die vorhandene CVD-Technologie bildet während des Wachstums von Graphen viele Falten, wodurch die Wärmeleitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit des Graphenmaterials stark verringert werden, wodurch die Leistung der elektronischen Graphenvorrichtung beeinträchtigt wird. Vor kurzem haben Zhongfan Liu und Hailin Peng vom Nanochemistry Center der Peking University eine neue Technologie entwickelt, mit der durch gut gestaltete Substrate hochwertiges Graphen hergestellt werden kann, ohne dass beim konventionellen Wachstum häufig störende Falten entstehen. Das durch diese Technik gewachsene ultra-glatte Graphenmaterial weist im Vergleich zu dem durch herkömmliche Verfahren gewachsenen plissierten Graphen stark verbesserte elektrische Eigenschaften auf.

Theoretisch haben Graphen-Rohstoffe die höchsten elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften, die zur Herstellung schneller, energieeffizienter Elektronik und Optik verwendet werden können. In der Praxis ist es jedoch sehr schwierig, eine große Anzahl von superglattem Einkristall-Graphen zu züchten, das für elektronische Hochleistungsgeräte geeignet ist. Die vorhandene CVD-Technologie bildet während des Wachstums von Graphen viele Falten, wodurch die Wärmeleitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit des Graphenmaterials stark verringert werden, wodurch die Leistung der elektronischen Graphenvorrichtung beeinträchtigt wird.

Vor kurzem haben Zhongfan Liu und Hailin Peng vom Nanochemistry Center der Peking University eine neue Technologie entwickelt, mit der durch gut gestaltete Substrate hochwertiges Graphen hergestellt werden kann, ohne dass beim konventionellen Wachstum häufig störende Falten entstehen. . Das durch diese Technik gewachsene ultra-glatte Graphenmaterial weist im Vergleich zu dem durch herkömmliche Verfahren gewachsenen plissierten Graphen stark verbesserte elektrische Eigenschaften auf. Die relevanten Ergebnisse wurden in der Zeitschrift "ACSNano" veröffentlicht. (ACSNano 2017, DOI: 10.1021 / acsnano. 7b06196).

Bestehende CVD-Techniken verwenden typischerweise Kupferfolie als Wachstumssubstrat, um große ultradünne Graphenschichten zu bilden. Hailin Peng, Nanochemiker an der Universität Peking, und Kollegen spekulierten jedoch, dass die Nichtübereinstimmung der Materialeigenschaften zwischen Graphen- und Kupferwachstumssubstraten Graphenfalten verursachen könnte. Graphen und Kupfer (100), die kristalline Form von Kupfer, die üblicherweise zum Züchten verwendet wird, dehnen sich bei einer bestimmten Temperatur unterschiedlich schnell aus, verursachen mechanische Beanspruchung und Faltenbildung. Daher suchten Peng und seine Kollegen nach einem Kupfersubstrat mit einer besseren Kristallstruktur. Sie berichten nun, dass das auf dem Cu (111) -Film gewachsene Graphen sehr glatt ist. Noch wichtiger ist , seine Elektronenmobilität ein Maß für die Bewegung des Stroms in Material ist, V-1 s-1 bis 11.000 cm ² sein kann. Dies ist das höchste Niveau, das durch Graphen erreicht wird, das auf großen Flächen mit praktischen Methoden angebaut wird. Das Team verwendete einen 10-cm-Saphirwafer als Träger, um einen Cu (111) -Film mit einer geeigneten Kristallstruktur zu züchten. Nach der Übertragung des Graphens kann der Kupfersaphirwafer wiederverwendet werden. Peng sagte, dass dieses Verfahren mit der in der Halbleiterindustrie verwendeten Technologie kompatibel sein kann. Der nächste Schritt ist die Herstellung. Er sagte: "Wir arbeiten hart daran, die Massenproduktion dieses faltenfreien Einkristall-Graphens zu erreichen.

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