【原】Nat. Nanotechnol. | 石墨烯纳米图案作为用于单晶膜生产和缺陷减少的通用外延平台

单晶材料的异构集成为先进的器件平台和功能系统提供了巨大的机遇。尽管科研人员在通过异构外延协同集成有源器件层方面已经做了大量的努力，但晶格极性和晶格常数的不匹配一直限制着生长材料的质量。另一方面，作为另一种替代方法的层转移方法受到可转移材料的有限可用性和转移过程相关障碍的影响。

近日，美国麻省理工学院的Jeehwan Kim和石云峰等相关研究人员，将石墨烯纳米图案作为一种先进的异构集成平台引入，该平台允许创建广泛的自支撑单晶膜，其缺陷大大减少，范围从非极性材料到极性材料，从低带隙到高带隙半导体。此外，由于石墨烯纳米图案的柔韧性和化学惰性，研究揭示了显著减少晶格和极性不匹配异质外延系统中的失配位错、穿透位错和反相边界等晶体缺陷的独特机制。

更重要的是，该研究开发了一个全面的力学理论来精确引导裂纹穿过石墨烯层，并展示了在石墨烯纳米图案上生长的任何外延覆盖层的成功剥离。因此，这种方法有可能通过扩大材料的选择和提供设计异构集成系统的灵活性来彻底改变不同材料的异构集成。

研究以“ Graphene nanopattern as a universal epitaxy platform for single-crystal membrane production and defect reduction” 为题于9月22日发表在 Nature Nanotechnology 上。

 图片概览 

图1. 用于单晶膜生长和释放的石墨烯纳米图案

图2. 通过石墨烯纳米图案消除APB

图3. 用纳米石墨烯减少晶格失配异构外延中的缺陷

图4. 石墨烯覆盖的影响

文献信息：

Kim, H., Lee, S., Shin, J. et al. Graphene nanopattern as a universal epitaxy platform for single-crystal membrane production and defect reduction. Nat. Nanotechnol. (2022).

https:///10.1038/s41565-022-01200-6