近日，韓國蔚山基礎科學研究所（Institute for Basic Science）多維碳材料中心宣布已經實現了大面積的單晶石墨烯的生長和表征，這種石墨烯沒有褶皺、層疊，它甚至可以說是迄今為止生長和表征的最完美的石墨烯。研究成果發表于Nature期刊，地址：DOI:10.1038/s41586-021-03753-3

利用化學氣相沉積制備大面積、高質量石墨烯是目前最流行的方法。但石墨烯薄膜總是存在一些缺陷，晶界、層疊、褶皺等等，所有這些都會降低石墨烯的使用性能。過去對于消除晶界的研究已有很多，但涉及褶皺的研究較少，本次研究即重點探討了在單晶Cu–Ni（111）箔上由乙烯前驅體生長的石墨烯薄膜的起皺/折疊過程。

重要的是，研究團隊能夠利用這種方法實現石墨烯生產的“規模化”。石墨烯在一個直徑6英寸的自制石英爐中成功地在5片箔（尺寸為4厘米x 7厘米）上同時生長，這種生長無褶皺石墨烯薄膜的方法是非常可重復的，每一個箔在箔的兩側產生兩個完全相同的高質量石墨烯薄膜，石墨烯可以在大約1分鐘內分層，銅鎳（111）箔可以很快為下一個生長/轉移周期做好準備。經過損耗測試后，研究人員得出結論“使用Cu-Ni（111）的生長和轉移方法可以重復進行，基本上是無限期的。”

這種大面積的無折疊單晶石墨烯薄膜使得在整個石墨烯薄膜的任何方向上直接制造集成的高性能器件成為可能。這些單晶石墨烯薄膜對于基礎科學的進一步發展具有重要意義，這將在電子、光子、機械、熱學等領域帶來新的應用。近乎完美的石墨烯也有助于堆疊，無論是與本身和/或與其他二維材料，以進一步擴大可能的應用范圍。考慮到Cu-Ni（111）薄膜可以重復使用，石墨烯可以在不到一分鐘的時間內轉移到其他襯底上，使用該工藝的可擴展制造也很有前景。

編譯 YUXI