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- 发布时间2020-09-18 17:20
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到目前为止，没有人能够生产出没有晶粒和缝线的连续单层石墨烯。一篇国际合作论文指出，存在一种产生完美的六边形原子网而没有缝合缺陷的方法，自然界在某种条件下组织自身以促进'编织'这样的理想晶格。
一组国际合作者 在《Advanced Materials》（高级材料）杂志上发表了题为《 Large-Area Single-Crystal Graphene via Self-Organization at the Macroscale》（通过宏观自组织的大面积单晶石墨烯）的论文。文章指出，石墨烯晶体的单晶生长可以在较大的（该团队使用了5x5毫米的衬底）宏观范围内实现。具体来说，研究小组表明，在多晶石墨烯薄膜上成核的石墨烯薄片在生长过程中会发生同步，从而最终在宏观上产生相同的晶体取向。研究小组通过实验发现了石墨烯晶粒在生长过程中的自对准现象，这一现象以前从未被观察到。目前，科学家们还没有一个很好的模型来说明导致这种效应的潜在物理机理。
来自中国苏州大学的Mark Hermann Rümmeli教授和德国德累斯顿IFW的Huy Ta Quang博士是CVD合成的大师，同时还是高质量电子显微镜的世界领先专家；来自美国宾夕法尼亚州立大学材料研究所和工程科学与力学系的Slava V. Rotkin教授在团队中负责理论。为了发现这种效应，他们必须将几种很少使用的方法结合在一起：光学拉曼显微镜和同一样品的DF-TEM，其中的挑战是要在一个非常大的区域上验证单个原子厚岛的取向区。在他们的实验中，研究小组发现石墨烯岛在大面积上自对准。后来，他们证明这不仅仅是一个“大”区域，整个样本都参与了这种相关的增长。然后，他们进行了许多详细的研究，以证明效果并了解细节。
过去，通过其他方法可以实现石墨烯的单晶生长，但是都需要昂贵的基板或相当复杂的技术。为大面积晶体设计可靠且廉价的生长技术，对生产高质量石墨烯具有直接的技术影响。Rotkin说：“在所有已经达到原子尺寸极限的现代电子设备中，可变性是一个主要问题。如果工业能够生产高质量的石墨烯，没有颗粒，没有堆垛错层，并且没有取向错误，那么这将使石墨烯"神奇材料"在商业产品中可以接受，甚至对于从射频电子产品到柔性显示器的许多技术来说都是可取的。”Rotkin也认为，将这项技术放大到晶圆级，并将其转换为其他2D材料以及能够完全控制晶体取向的任务可能需要花费数年的研究时间。
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