Автор: AZoNano 21 января 2020 г. 21 января 2020 г.

В Центре многомерных углеродных материалов (CMCM) Института фундаментальных наук (IBS), Южная Корея, ученые изготовили и использовали монокристаллические подложки из медно-никелевого сплава для выращивания монокристаллических подложек большой площади. -кристаллические двух- и трехслойные графеновые пленки. Исследование было опубликовано в журнале Nature Nanotechnology .

Способность выращивать графеновые пленки большой площади с точно управляемыми порядками укладки и количеством слоев может проложить путь к новым возможностям в области фотоники и электроники. Однако до сих пор это было очень сложно. Это исследование продемонстрировало первое в истории производство двухслойных и трехслойных графеновых листов размером более 1 см. Слои были сложены определенным образом, то есть AB и ABA.

В данной работе представлены материалы для изготовления графеновых устройств с новыми функциями, которые еще не были реализованы и могли бы предоставить новые фотонные, оптоэлектронные и другие свойства .

Родни С. Руофф, директор, Центр многомерных углеродных материалов, Институт фундаментальных наук

Руофф является ведущим автором исследования и заслуженным профессором Ульсанского национального института науки и техники (UNIST).

По словам профессора Вон Чен Ю из Университета Сунгкьюнкван, который является соавтором исследования, « Это открывает путь для изучения новых электрических транспортных свойств бислоя и трехслойного графена ».

Например, недавно та же исследовательская группа IBS и их сотрудники опубликовали еще одну статью в Nature Nanotechnology в которой демонстрируется трансформация двухслойной графеновой пленки, уложенной AB, выращенной на сплаве меди / никеля (111). фольги (фольги Cu / Ni (111)) в алмазоподобный лист, называемый диаманом.

Менее одного года назад мы произвели монослой фторированного алмаза F-диаман путем фторирования именно двухслойных пленок графена, сложенных AB, описанных в этой новой статье. Теперь возможность получения двухслойного графена большего размера вызывает новое волнение и показывает, как быстро развивается это поле .

Павел В. Бахарев, соавтор исследования, Центр многомерных углеродных материалов, Институт фундаментальных наук

Очень важно правильно выбрать субстрат, чтобы обеспечить точный рост графена. Фольга, изготовленная только из меди, ограничивает рост двухслойного графена и способствует равномерному росту монослойного графена. Хотя многослойные графеновые листы могут быть получены на никелевой пленке, они не являются ровными и могут иметь небольшие «пятна» различной толщины. Наконец, не является идеальным использование имеющейся в продаже фольги из меди и никеля.

Таким образом, ученые IBS разработали «самодельные» монокристаллические фольги Cu / Ni (111) с предпочтительными характеристиками, продвигая метод, предложенный командой в 2018 году в журнале Science . Путем гальванического нанесения никелевых пленок на медную (111) фольгу, так что медь и никель при нагревании взаимно рассеиваются, получается новая монокристаллическая фольга, включающая оба элемента в изменяемых соотношениях.

Руофф предложил этот метод и следил за оценками Мин Хуанга идеальных концентраций никеля, чтобы получить однородные графеновые листы с предполагаемым количеством слоев.

Посредством химического осаждения из паровой фазы (CVD) двухслойные и трехслойные графеновые листы были выращены на фольге Cu / Ni (111) командой IBS. Хуан успешно синтезировал двухслойные графеновые пленки, уложенные AB, размером в несколько квадратных сантиметров и охватывающие 95% площади подложки, а также трехслойный графен, уложенный ABA, покрывающий более 60% площади подложки.

Это первый случай, когда трехслойный графен с высокой степенью покрытия, выращенный с применением АБК, выращивается на большой площади, и самое высокое качество, достигаемое для двухслойного графена с накоплением АБ, до настоящего времени.

Помимо широкомасштабных микроскопических и спектроскопических характеристик, ученые также провели количественную оценку теплопроводности и электрического транспорта (перестраиваемость запрещенной зоны и подвижность носителей) недавно разработанного графена.

Двухслойные двухслойные графеновые пленки демонстрировали оптимальную теплопроводность до ~ 2300 Вт / мК (аналогично расслоившимся двухслойным графеновым хлопьям) и механические характеристики (жесткость 3,31 гигапаскаля для прочности на излом и 478 гигапаскалей для Модуль Юнга).

Затем исследователи проанализировали механизм укладки роста и обнаружили, что он соответствует так называемой последовательности «перевернутого свадебного торта», так как нижние слои расположены после верхнего.

Мы показали тремя независимыми методами, что 2 ^и слой для двухслойного графена, а также 2 ^и и 3 ^и слои трехслойного лист растет под сплошным верхним слоем. Эти методы могут быть далее использованы для изучения структуры и последовательности укладки других 2D тонкопленочных материалов .

Минг Хуан, научный сотрудник, Центр многомерных углеродных материалов, Институт фундаментальных наук

Согласно Руоффу, эти методы производства и исследования крупномасштабных ультратонких пленок могут вызвать всемирный интерес к проведению большего количества экспериментов с фольгами из монокристаллического сплава Cu / Ni и даже к дальнейшему изучению изготовления и использования других монокристаллов легированная фольга.

Это исследование было проведено в сотрудничестве с UNIST и Университетом Сунгкьюнкван.

Источник: https://www.ibs.re.kr/eng.do