研究人员种植具有优异电性能的大型石墨烯晶体

机械工程研究员Yufeng Hao在铜膜上展示大型单石墨烯晶体通过提供正确表面浓度的氧气,得克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员能够生长石墨烯晶体,这些石墨晶体的尺寸是原来最大晶体的10,000倍

就在四年前,德克萨斯州奥斯汀 - 德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员表示,石墨烯 - 一种超薄,超强,全碳的材料 - 的生长是最适合的生存

该团队使用表面氧气在铜上生长厘米大小的单石墨烯晶体这种晶体大约是四年前最大晶体的10,000倍大非常大的单晶具有卓越的电性能“我们玩的游戏就是我们想要成核(微小的生长)晶体种子')发生,但我们也想利用和控制这些微核中有多少,哪些会变大,科克雷尔工程学院教授Rodney S Ruoff表示,“正确表面浓度的氧气意味着只有少数核生长,而获胜者可以长成非常大的水晶”团队 - 由博士后同事Yufeng Hao和Ruoff of the Department of机械工程和材料科学与工程计划,以及德州仪器的材料科学家Luigi Colombo--在石墨烯生长方法上工作了三年该团队的论文“表面氧在大型单晶石墨烯生长中的作用在铜,“2013年11月8日,世界上最强大的材料之一的封面上的特色,石墨烯是柔韧的,具有高导电性和导热性,使其成为柔性电子,太阳能电池,电池的有前途的材料和高速晶体管团队对石墨烯生长如何受到不同表面氧气量影响的理解是向着迈出的重要一步工业规模改进的高质量石墨烯薄膜该团队的方法“是一项根本性突破,将导致高质量和大面积石墨烯薄膜的增长,”科克雷尔学院西南纳米电子学院(SWAN)负责人桑杰·巴纳吉说

“通过增加单晶畴尺寸,电子传输性能将得到显着改善,并在柔性电子产品中引入新的应用”石墨烯一直以多晶形式生长,也就是说,它由许多连接的晶体组成与晶体之间的边界处的不规则化学键合(“晶界”),像贴片被子之类的东西大单晶石墨烯是非常令人感兴趣的,因为多晶材料中的晶界有缺陷,并且消除这些缺陷使得更好的材料通过控制表面氧的浓度,研究人员可以从磨机中增加晶体尺寸imeter到一厘米而不是六边形和更小的晶体,添加适量的表面氧气产生了更大的单晶体,具有多边缘,类似于雪花“从长远来看,它可能达到米长单晶体,“Ruoff说”这可以用其他材料,如硅和石英即使是厘米晶体尺寸 - 如果晶界没有太多缺陷 - 是非常重要的“”我们可以开始考虑这种材料的潜在用途飞机和其他结构应用 - 如果它被证明在飞机机翼的某些部分长度特别强大,等等,“他说,该团队的另一个主要发现是电子的”载流子迁移率“(有多快)在表面氧存在下生长的石墨烯薄膜中的电子移动特别高这很重要,因为电荷载体移动的速度对于人来说很重要电子设备 - 速度越快,设备运行速度越快Yufeng Hao说他认为本研究中获得的知识可能对工业有用“我们的方法生产的高质量石墨烯可能会被工业进一步发展,这将最终使设备更快,更高效,“郝说,单晶薄膜也可用于评估和开发新型设备,这些设备需要比以前更大的规模,Colombo补充说 “目前,没有其他报道的技术可以提供高质量的可转移薄膜,”科伦坡说:“我们能够生长的材料在性能上要比多晶薄膜更均匀”这项研究由UT奥斯汀资助由WMK凯克基金会,海军研究办公室和西南地区纳米技术中心(SWAN),由纳米电子研究计划(NRI)支持该论文的共同作者来自科克雷尔工程学院和物理系其他共同作者来自哥伦比亚大学,A * STAR(新加坡),桑迪亚国家实验室 - 利弗莫尔,莱斯大学和德州仪器出版物:Yufeng Hao等,“表面氧在大型单晶石墨烯生长中的作用铜,“科学2013年11月8日:第342卷第6159页第720-723页; DOI:101126 / science1243879来源:德克萨斯大学奥斯汀分校图片:德克萨斯大学奥斯汀分校

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