香槟,病了。——新观测可以改善工业生产高质量的石墨烯,加速石墨烯电子消费品的时代,由于伊利诺伊大学工程师。

从几种成像技术结合数据,研究小组发现,石墨烯的质量取决于铜衬底生长的晶体结构。由电气和计算机工程教授约瑟夫Lyding和埃里克•流行研究人员在《纳米快报》上发表他们的发现。

石墨烯是一种非常重要的材料,“Lyding说。“电子产品的未来可能取决于它。其生产的质量是纳米技术的一个关键尚未解决的问题。这是解决这个问题的方向迈出的一步。”

产生大的石墨烯,甲烷气体输送到一个包含一张铜箔炉。当甲烷罢工铜,碳氢键破裂。氢逃气,而铜表面的碳棒。碳原子移动,直到他们找到彼此和债券使石墨烯。铜是一种吸引人的底物,因为它是相对便宜和促进单层石墨烯增长,是重要的电子应用。

“这是一个非常具有成本效益的、直接的方式大规模石墨烯,”约书亚Wood说,研究生,论文的主要作者。

“然而,这并不考虑生长石墨烯的微妙之处,”他说。“理解这些微妙之处很重要制造高质量、高性能电子产品。”

而石墨烯生长在铜往往比石墨烯生长在其他基质,它仍然充满了缺陷和多层部分,从而排除高性能的应用程序。研究人员推测铜表面的粗糙度可能影响石墨烯增长,但伊利诺斯州小组发现铜的晶体结构是更重要的。

铜衬托不同的晶体结构拼接而成的。随着甲烷落到箔表面,铜晶体的形状它遇到影响碳原子形成的石墨烯。

不同的晶体形状被分配索引号。使用一些先进的成像技术,伊利诺斯州的研究小组发现,铜地块上的索引号往往低质量的石墨烯增长。他们还发现,两种常见的晶体结构,编号(100)和(111),分别最差和最好的增长。(100)晶体有一个立方形状,原子之间的巨大差距。与此同时,(111)具有密集的六角结构。

“(100)配置中碳原子更容易粘在孔铜在原子层面上,然后垂直堆栈而不是扩散出去,横向发展,”Wood说。“(111)表面是六角形,石墨烯也六角。这并不是说有一个完美的匹配,但这有一个首选表面之间的匹配。”

研究人员现在正面临着平衡的成本(111)铜和高质量的价值,没有缺陷的石墨烯。可以生产单晶铜,但它是困难和昂贵。

美国即团队推测,也许可以提高铜箔制造,它有一个更高比例的(111)晶体。石墨烯生长在这种箔不会理想,但可能是“足够好”对于大多数应用程序。

“问题是,你如何优化它,同时仍然保持对技术应用成本效益?”流行说,他是论文的合著者。“作为一个社区,我们还编写了石墨烯的食谱。我们不断地精炼技术,尝试新的食谱。与任何技术处于起步阶段,我们仍在探索什么可行,什么不。”

接下来,研究人员希望利用他们的方法来研究其他二维材料的发展,包括绝缘体提高石墨烯器件性能。他们还计划跟进生长石墨烯单晶铜而他们的观察。

“有很多混乱的石墨烯业务现在,“Lyding说。“有明确的事实观察区别这些不同的增长指标有助于引导研究,可能会导致更多的定量实验以及更好的建模。本文将事情在那个方向。”

Lyding和流行隶属于贝克曼研究所的先进的科学和技术在美国海军研究办公室,美国空军科学研究办公室,陆军研究办公室支持这项研究。

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