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石蜡转移石墨烯技术为解决起皱和污染问题开辟新道路

2004年,英国的A. K. Geim和K. S. Novoselov 用微机械剥离法制备出世界上第一片石墨烯。之后,国内外众多科学家对于石墨烯技术的探索孜孜不倦。日前,Jing Kong教授带领的团队提出利用石蜡转移石墨烯技术,解决了石墨烯转移中支撑层污染和起皱问题。


PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)作为支撑层转移石墨烯是目前使用最广泛的方法,但是转移中产生的聚合物污染以及起皱问题导致石墨烯载流子迁移率降低。Jing Kong教授带领的团队尝试使用其它聚合物和有机子制成的支撑层,但是没有成功解决这两个问题。为什么要做出这样的研究,主要是因为基于石墨烯制造的功能性电子元器件,必须用支撑层将石墨烯从生长衬底转移到目标衬底,若能解决转移过程中的问题就更好了。



石蜡转移石墨烯技术的原理,利用石蜡的低化学反应活性及高热膨胀系数,让支撑层石蜡受热膨胀,消除石墨烯的起皱问题,再加上密度泛函理论计算所知,石蜡具备较低的石墨烯吸附能,有效降低支撑层污染问题。通过原子力显微镜和拉曼证实,石蜡转移所得到的石墨烯具有光滑的形貌、接近固有的掺杂和应变水平。石蜡转移的石墨烯所构筑的场效应晶体管在电学性能方面接近本征石墨烯,电子迁移率测试约为PMMA转移石墨烯的四倍。


石蜡与PMMA的复杂化学结构相比,具有稳定的化学性质以及低反应性,且具备较高的热膨胀系数。石蜡转移的石墨烯所构筑的场效应晶体管,在狄拉克点对应的电压接近零,且载流子迁移率高。目前,石蜡转移石墨烯技术为解决起皱和污染问题的二维材料打开新大门。

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