具有卓越电性能的大型石墨烯晶体

具有卓越电性能的大型石墨烯晶体（比四年前最大的晶体大10,000倍）是德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员最近制造的。这种新的厘米级晶体是通过表面氧和铜薄片的利用而生产的。

石墨烯晶体具有令人印象深刻的高电导率和导热率，因此具有许多潜在的用途-可能用于太阳能电池，高性能电池，飞机机翼，柔性电子产品以及高速晶体管等领域。 。

得克萨斯大学奥斯汀分校的博士后研究员Yuyu Hao演示了在铜上生长的大型单石墨烯晶体。德克萨斯大学奥斯汀分校的考克雷尔工程学院

关于创建过程，Cockrell工学院教授Rodney S. Ruoff表示：“我们玩的游戏是我们希望发生成核（微小的'晶种'的生长），但我们也想利用并控制这些微小核的数量，并且它们会变得更大。在适当的表面浓度下，氧气意味着只有几个原子核生长，而胜利者可以成长为非常大的晶体。”

这项新的研究-以及对不同数量的表面氧如何影响石墨烯生长的理解-代表了向工业规模生产高质量石墨烯薄膜迈出的重要一步。

科克雷尔学院西南纳米电子学系负责人桑杰·班纳吉（Sanjay Banerjee）说，这是“一项根本突破，将导致高质量和大面积石墨烯薄膜的发展。”“通过增加单晶畴尺寸，电子传输性能将得到显着改善，并导致在柔性电子领域的新应用。”

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石墨烯一直以多晶形式生长，也就是说，它由许多晶体组成，这些晶体通过不规则的化学键合在晶体之间的边界（“晶界”），如拼布被子。大型单晶石墨烯备受关注，因为多晶材料中的晶界存在缺陷，消除这些缺陷可制成更好的材料。

通过控制表面氧的浓度，研究人员可以将晶体尺寸从毫米增加到厘米。而不是六边形和较小的晶体，适量的表面氧的添加产生了具有多分支边缘的大得多的单晶，类似于雪花。

该团队的另一个主要发现是，在存在表面氧的情况下生长的石墨烯薄膜中电子的“载流子迁移率”（电子移动的速度）非常高。这很重要，因为电荷载流子移动的速度对许多电子设备都很重要-速度越高，设备可以执行得越快。

“从长远来看，有可能实现米长的单晶，” Ruoff指出。“对于其他材料，例如硅和石英，这是可能的。如果晶粒边界不太有缺陷，那么即使是一厘米的晶体尺寸也非常重要。我们可以开始考虑这种材料在飞机和其他结构应用中的潜在用途-如果事实证明这种材料在诸如飞机机翼等的长度尺度上具有异常强的性能。”

这项新研究刊登在11月8日的《科学》杂志上。