晶粒尺度调控石墨烯研讨获得新效果

  日前，中科院金属研讨所沈阳资料科学国家（联合）实验室先进炭资料研讨部石墨烯研讨组的最新研讨效果面世，相关论文于2月16日在《天然通讯》在线宣布。

  晶界是在化学气相堆积（CVD）办法制备的大面积石墨烯薄膜中都会存在的缺点。深化了解晶界对石墨烯的电学和热学性质的影响对开展依据石墨烯的电子、光电和热电器件具有极端重大意义。

  “虽然现在关于单个晶界对石墨烯性质影响的研讨较多，但微观尺度上晶粒尺度对石墨烯电学和热学性质的影响尚不清楚。其底子原因是依据传统的分出（镍基体）或外表吸附成长（铜基体）机制的CVD成长办法无法在大范围内调控石墨烯的晶粒尺度，制备晶粒尺度小于电子和声子平均自由程（约1微米）的小晶粒石墨烯尤为困难。”论文榜首作者、金属所博士生马腾告知《我国科学报》记者。

  石墨烯研讨组选用溶碳量适中的金属铂片作为成长基体，开展出一种依据“分出外表吸附成长”原理的CVD办法，仅经过改动分出温度便完成了对石墨烯形核密度的操控，制备出晶粒尺度在~200 纳米到~1 微米范围内均一可调且晶界完美拼合的高质量单层多晶石墨烯薄膜。

  在此基础上，研讨组还获得了晶粒尺度对多晶石墨烯的电导率和热导率的影响规则及晶界电阻率（~0.3 kWm）和晶界热导（~3.8×109 Wm-2K-1），发现减小晶粒尺度可导致热导率的明显下降，但对电导率的影响较小。

  马腾指出，依据该影响规则研讨组计算，当石墨烯的晶粒尺度从1毫米减小到5纳米时，其热导率的衰减起伏可达300倍，而电导率的衰减仅为10倍左右，而且热导率和电导率随晶粒尺度改变的改变率高于典型的半导体热电资料。上述成果可为经过晶粒尺度工程调控石墨烯的电学和热学性质，完成其在电子、光电和热电范畴的使用供给有利的辅导。（沈春蕾）