中科院化學所在絕緣基底上生長出單層石墨烯薄膜，遷移率達3800cm2 V-1 s-1

中科院化學所在絕緣基底上生長出單層石墨烯薄膜，遷移率達3800cm2 V-1 s-1

化學氣相沉積（CVD）是生長大麵積高質量石墨烯的有效方法之一。在石墨烯的CVD生長過程中，需要使用金屬催化劑，石墨烯需要轉移才能構築電學器件，與(yu) 當前的半導體(ti) 加工工藝不兼容，同時轉移會(hui) 造成石墨烯的褶皺、破損和降低其電學性能。如能在絕緣襯底上實現石墨烯的無金屬催化生長，那就不需要轉移可直接構築電學器件。但是，不同於(yu) 多數金屬基底上的自限製生長方式，石墨烯在絕緣基底上的CVD生長常常會(hui) 伴隨有生長速度慢與(yu) 重複成核等缺點，因而會(hui) 形成均勻性差並具有不確定層數的石墨烯膜。因此，在絕緣基底上直接製備大麵積均勻單層石墨烯薄膜，對其實現與(yu) 半導體(ti) 行業(ye) 對接和加速石墨烯工業(ye) 化應用進程具有深遠影響。

在國家自然科學基金委和中國科學院先導項目的支持下，中科院化學研究所有機固體(ti) 重點實驗室於(yu) 貴課題組長期致力於(yu) CVD可控製備石墨烯研究，並取得了係列進展（Adv. Mater. 2015, 27, 2821-2837; Adv. Mater.2015, 27, 4195-4199; Adv. Mater. 2016, 28, 4956-4975; Adv. Mater. Interfaces 2016, 3, 1600347; J. Mater. Chem. C 2016, 4, 7464-7471; Mater. Horiz. 2016, 3, 568; Chem. Mater. 2017, 29, 1022-1027;Nat. Commun. 2017, 8, 14029; Carbon 2017, 121, 1-9; Adv. Mater. Interfaces 2018, 5, 1800347;Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 192-197; Mater. Horiz. 2018, 5, 1021-1034; Chem. Mater. 2019, 31, 1231; Adv. Mater. Technol. 2019, 4, 1800572; Diamond Relat. Mater. 2019, 91, 112-118; Small Methods 2019, 31, 2507）。

近日，研究人員采用了一種新的前驅體(ti) 調控策略成功地抑製了石墨烯的二次成核，從(cong) 而在絕緣基底上直接生長出大麵積高質量的均勻單層石墨烯薄膜。通過對石墨烯生長機理的研究得知，二氧化矽襯底表麵的羥基化弱化了石墨烯邊緣與(yu) 襯底之間的結合，進而實現了初級成核主導的石墨烯生長。場效應晶體(ti) 管（FET）器件測試結果顯示出製備的均勻單層石墨烯膜具有優(you) 異的電學性能，遷移率最高達到3800 cm2 V-1 s-1，是目前絕緣基底上生長的石墨烯薄膜器件的性能最高值。這種無需任何複雜的轉移過程，簡便可控在絕緣基底上製備高質量石墨烯薄膜的方法，使石墨烯在集成電子和光電子領域中的應用又邁進了一步。該工作中，研究人員與(yu) 清華大學工程力學係教授徐誌平課題組在石墨烯生長機理方麵開展了密切的合作研究，相關(guan) 研究成果發表於(yu) 《美國化學會(hui) 誌》上（J. Am. Chem. Soc., 2019， 141, 11004-11008），通訊作者為(wei) 於(yu) 貴和徐誌平，第一作者為(wei) 王華平。

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