​十年前开始，人们称单层碳原子层为石墨烯，其在可见光下的高度透明性使石墨烯成为应用于电子显示的理想材料。

之后在2012年发现，在一些情况下，固体表面的液体润湿现象不受插入的石墨烯片的影响-超薄薄片对于润湿是“透明”的，因此液滴中水分子的排列是由与位于石墨烯下方衬底的相互作用来驱动的。

Kim等人研究晶体生长是否可以通过一片石墨烯实现，并且给以了肯定回答：镓和砷原子“看穿”石墨烯层到下层砷化镓（GaAs）晶，因此采用该无缝继续衬底的晶格结构的布置。

材料在衬底顶部生长的过程称为外延生长。外延生长的GaAs和相关化合物在许多现代技术中处核心位置，包括用于节能固态照明的发光二极管、光通信用激光器以及用于移动电话和其他无线通信的高速电路。

在使用外延生长GaAs的普通方法中，需要尽最大努力来确保衬底的表面没有被其他材料或GaAs氧化物的污染。因为提供给表面的镓和砷原子需要能够“感受”GaAs衬底的原子排列。在基质表面放置一层精心制备的石墨烯，利用石墨烯来削弱衬底对外延生长过程的引导能力。

石墨烯的原子薄度在这里发挥了作用，Kim等人根据第一性原理计算表明石墨烯层不会阻止新到达的镓和砷原子与下面的GaAs衬底之间的相互作用，提供的夹层小于厚度。

然后，研究人员使用一种常用的工业技术金属—有机气相外延法，表明在石墨烯涂覆的GaAs衬底上，平坦毫米级的GaAs的平滑单晶可以外延生长，这是一种远程外延生长方法。

Kim等人将石墨烯片转移到砷化镓（GaAs）的表面上，然后用砷和镓原子源（砷化氢（AsH 3）和三甲基镓（Ga（CH 3）3）的混合物处理所得到的衬底，在高温（450至650℃）和低压（100托）下形成在石墨烯上的单晶GaAs，在石墨烯层下面的GaAs的晶格中原子无缝连接。

从原子到毫米级范围，Kim等人广泛使用了衍射和电子显微镜技术，证明了观察到的生长确实是由GaAs衬底引导的。为了强调这一点，作者重复了使用覆盖有两层和四层石墨烯的GaAs衬底的实验，只观察到粗糙的无序多晶生长。 即衬底不能再通过较厚屏障引导镓和砷原子的布置，多层石墨烯对于外延生长是“不透明的”。

对于晶体生长的根本性调查是否对技术发展起作用？为了解决这个问题，Kim等人表明单层石墨烯使得GaAs膜能够与衬底牢固地结合，足以允许外延，并且可以在机械应力作用下剥离。 这使得研究者们能够在石墨烯GaAs上生长可见光发光二极管（大约0.1-1.0微米厚），然后剥离它们。器件在传输到硅载体之后保留了其功能。这种薄的器件在与其脆性基片分离时可高度弯曲，提供了创造柔性电子元件的机会。

由石墨烯层实现的剥离不同于普通的方法，其需要化学蚀刻牺牲层或对衬底进行机械抛光以提供随后用于进行外延生长的平滑表面。值得注意的是，石墨烯涂覆的GaAs衬底可以重新用于外延生长。由于GaAs和其他半导体的衬底可能是昂贵的，所以衬底的可重新使用能力可以在涉及大面积的应用（例如高效率太阳能电池）中大量节省成本。

在Kim和他的同事们将外延过程准备好进行商业应用之前，仍然存在一些障碍。首先，虽然研究人员表明，外延生长的GaAs膜的表面在微米尺度上是平滑的，但是它们在大面积（平方毫米）上并不均匀平滑。第二，存在于石墨烯层中的任何缺陷在剥离过程中都可对基材和膜造成损害。此外，研究者通过将先前制备的石墨烯转移到GaAs衬底上制备了外延衬底。 在GaAs上直接形成单层石墨烯的过程可以大大简化，并且可能允许制造更大、更均匀的GaAs膜。为了制造具有最先进性能的器件，例如低阈值激光器或高效率太阳能电池，工作仍需要继续进行。

除了将远程外延生长定位为晶体增长的新模式外，Kim和同事们的工作还可能会开创低成本柔性光电子原件的制造工艺。还提出了几个重要的基本问题，如如何解决3D（三维）材料中的位错，堆垛层错和其他晶体缺陷，以及如何与2D（二维）材料相互作用。而其他二维材料，如氮化硼，是否对外延也可以同样透明？最后，这项工作可能会激发对使用3D外延半导体可能实现的超高性能、精湛的控制和结构完美结合二维材料的独特特性（如电子、光学和热性能）的器件的研究。

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