上海信帆：科學家在製備石墨烯單晶中取得突破

中國科學院上海微係統與(yu) 信息技術研究所石墨烯研究再獲重要突破。信息功能材料國家重點實驗室，超導實驗室石墨烯課題組的唐述傑等人，在上通過引入氣態催化劑的方法成功實現石墨烯單晶在六角氮化硼表麵的高取向快速生長，研究論文Silane-Catalyzed Fast Growth of Large Single-Crystalline Graphene on Hexagonal Boron Nitride 於(yu) 3月11日在Nature Communications 上發表（6:6499 doi: 10.1038/ncomms 7499 (2015)）。

上海微係統所石墨烯團隊自2011年開始開展了六方氮化硼襯底上外延生長石墨烯單晶以及其性能表征的工作，並取得了一係列的成果。他們(men) 在前期掌握石墨烯形核控製（Carbon, 50, 329 (2012)）、確定單晶和襯底的取向關(guan) 係（Scientific Reports, 3, 2666, (2013)）的基礎上，以乙炔為(wei) 碳源，創新性地引入矽烷作為(wei) 催化劑，通過化學氣相外延的方法製備晶疇尺寸超過20微米的石墨烯單晶，生長速率較之前的文獻報道提高了兩(liang) 個(ge) 數量級，超過90%的石墨烯單晶與(yu) 氮化硼襯底嚴(yan) 格取向，呈現由莫瑞條紋引起的～14nm的二維超晶格結構，製備的石墨烯的典型室溫霍爾遷移率超過20,000 cm2/V·s。

石墨烯以其優(you) 異的電學性能、出眾(zhong) 的熱導率以及的力學性能等而被人們(men) 普遍認為(wei) 是為(wei) 後矽CMOS時代延續摩爾定律的zui有競爭(zheng) 力電子材料。然而石墨烯的電學性質受到襯底的影響很大，電荷雜質和聲子散射會(hui) 使石墨烯的電學性能極大地下降。研究表明，六方氮化硼由於(yu) 其表麵原子級平整、無懸掛鍵、優(you) 異的絕緣性能等優(you) 勢，成為(wei) 石墨烯電子器件的襯底。在六角氮化硼表麵通過化學氣相沉積方法直接生長石墨烯單晶，可以避免因物理轉移所帶來的介麵汙染和破損缺陷，為(wei) 其在集成電路領域的深入應用提供材料基礎。然而，由於(yu) 襯底缺乏催化能力，在六角氮化硼這類電介質表麵直接生長石墨烯單晶一直是橫亙(gen) 在整個(ge) 石墨烯研究領域的一項巨大難題。該項研究提出的氣態催化方法已經申請，可以為(wei) 在介質襯底上製備高質量石墨烯單晶薄膜提供全新的思路和技術方案。

該項工作得到了科技部重大專(zhuan) 項、中國科學院和上海市科委相關(guan) 研究計劃的資助。（來源：中科院上海微係統與(yu) 信息技術研究所）

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