美研究出改善石墨烯單晶制造方法

       研究人員利用化學(xué)氣相沉積法，在含有甲烷的氣室中從銅箔上的石墨烯“種子”生長(zhǎng)出六角形的單晶體。“使用這些種子，我們可以使其生長(zhǎng)出成千上萬(wàn)十分規(guī)律的石墨烯單晶體陣列，”Qingkai Yu 表示。Qingkai Yu在休士頓大學(xué)任研究員時(shí)即率先使用這種研究方法，現(xiàn)在是這一研究計(jì)劃的通訊作者之一，同時(shí)也是德州州立大學(xué)Ingram工程學(xué)院的助理教授。“我們希望業(yè)界能夠注意到這些新發(fā)現(xiàn)，并考慮將有序陣列視為制造電子元件的一種可能方法。”

       目前石墨烯是在多晶板上制造的，但這種多晶板是由隨機(jī)放置且形狀不規(guī)則的“晶粒”組合在一起所成的。相反地，采用一種更有規(guī)律的有序陣列能夠使每一晶體的位置更具有可預(yù)測(cè)性。這些陣列使研究人員們能夠在每一晶粒中精確定位電子元件，美國(guó)Brookhaven國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究人員Eric Stach表示，他曾經(jīng)是普渡大學(xué)材料工程學(xué)的教授。

       這項(xiàng)新的研究結(jié)果證實(shí)了一項(xiàng)理論：在一顆晶粒碰觸另一顆晶粒時(shí)，電子流向?qū)?huì)受阻。透過(guò)單晶體晶粒陣列將可免除這樣的問(wèn)題。研究人員們表示，他們能控制這種有序陣列的生長(zhǎng)，同時(shí)，這也首次展示了個(gè)別晶粒邊界的電子特性──他們發(fā)現(xiàn)石墨烯原子晶格中的單一六角晶粒的邊緣具有明確的平行方向，因而能夠進(jìn)一步地找出每一晶體的方向。

       研究人員利用透射電子顯微鏡和掃描穿隧顯微鏡來(lái)確定石墨烯晶格的方向，并采用連接至兩個(gè)相鄰晶粒的微電極來(lái)測(cè)量晶界上的電子特性。有關(guān)的調(diào)查結(jié)果還利用拉曼光譜儀(Raman spectroscopy)，展現(xiàn)在晶界存在著一種較高的電阻，同時(shí)也顯示出，由于電子具有散射特性，使其導(dǎo)電性因邊界而受阻。