铜基板上CVD法生长单晶石墨烯及研究现状

来源期刊：功能材料2015年第16期

论文作者：吴涛 蒋业华 张晓伟

文章页码：16037 - 32094

关键词：CVD;预处理铜基板;特殊空间结构:单晶石墨烯;

摘    要：石墨烯是一种以SP2键结合的二维碳的同素异形体,其独一无二的优异性能,使得其在过去几十年里受到了石墨烯研究工作者的极大兴趣。但石墨烯不同于自然界的石墨,并且受限于小尺寸和低产率。化学气相沉积法(CVD)的出现解决了这些问题,并逐渐发展为一种规模生产大面积、大尺寸、多应用石墨烯的重要方法。但化学气相沉积法生长石墨烯是多晶石墨烯并且由于晶界会产生降解性能。因此,石墨烯生长研究的下一个关键问题是如何让大晶粒单晶石墨烯生长。本文主要叙述了4种代表性预处理铜基板来生长毫米级单层石墨烯的方法:电化学抛光后高温退火、盒状铜箔基板、融化再结晶成新的铜基板、让铜基板富氧。以及现在发展的石墨烯晶粒的特殊空间结构,这些特殊晶粒包括雪花、六瓣鲜花、金字塔和六角形的石墨烯洋葱圈形状。综述了利用不同预处理铜基板的工艺得到毫米级单晶石墨烯的方法。尽管CVD生长单晶石墨烯已经有了空前的进步,但仍然有潜在的挑战,例如,晶元尺寸单晶石墨烯的生长和器件的制作,以及对石墨烯生长机制和生长动力学的进一步了解。