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成越科仪:CVD法制备石墨烯的前景大有可为

 郑公书馆298 2016-04-27

石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”,是“新材料之王”。自2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功从石墨中分离出石墨烯后,科学家对石墨烯的制备研究就没有停止过。据本台记者对成越科仪的采访可知,CVD法制备石墨烯是目前制备高质量石墨烯的主要方法。

作为专业从事材料制备设备研发、制造和销售为一体的高科技公司,郑州成越科学仪器有限公司的工程师详细地为记者介绍了CVD法制备石墨烯的研究进展。CVD法利用甲烷等含碳化合物作为碳源,通过其在基体表面的高温分解生长石墨烯。从生长机理上主要可以分为两种,一种是渗碳析碳机制,另一种是表面生长机制。

CVD方法是上世纪60年代发展起来的一种制备高纯度、高性能固体材料的化学过程,早期主要用于合金刀具的表面改性,后来被广泛应用于半导体工业中薄膜的制备,如多晶硅和氧化硅膜的沉积。近年来,各种纳米材料尤其是碳纳米管、氧化锌纳米结构等的制备,进一步推动了CVD方法的发展。

CVD法制备石墨烯早在20世纪70年代就有报道,当时主要采用单晶Ni作为基体,但所制备出的石墨烯主要采用表面科学的方法表征,其质量和连续性等都不清楚。随后,人们采用单晶Co、Pt、Pd、Ir等基体在低压和超高真空中也实现了石墨烯的制备。但直到2009年初,麻省理工学院的J.Kong研究组与韩国成均馆大学的B.H.Hong研究组才利用沉积有多晶Ni膜的硅片作为基体制备出大面积少层石墨烯,并将石墨烯成功地从基体上完整地转移下来,从而掀起了CVD法制备石墨烯的热潮。

从郑州成越科学仪器有限公司的工程师那里,记者还了解到,未来CVD法制备石墨烯的发展趋势是降低生长过程中的能耗,精确控制样品的层数和均匀性,尝试直接在目标衬底材料上生长石墨烯,改进石墨烯的转移技术减小在转移过程中的损伤。一旦这些问题得到解决,相信石墨烯将会在各个领域得到广泛的应用。郑州成越科学仪器有限公司这几年不断通过与国内外客户的紧密合作,结合当前国内外的相关技术,在CVD法制备石墨烯的设备研发方面取得了多项突破。相关的石墨烯制备实验设备被国内外多家石墨烯研究机构所采用。

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