成越科儀:CVD法製備石墨烯的前景大有可為

2020-11-26 中國網科學頻道

石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，石墨烯被稱為「黑金」，是「新材料之王」。自2004年英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功從石墨中分離出石墨烯後，科學家對石墨烯的製備研究就沒有停止過。據本臺記者對成越科儀的採訪可知，CVD法製備石墨烯是目前製備高質量石墨烯的主要方法。

作為專業從事材料製備設備研發、製造和銷售為一體的高科技公司，鄭州成越科學儀器有限公司的工程師詳細地為記者介紹了CVD法製備石墨烯的研究進展。CVD法利用甲烷等含碳化合物作為碳源，通過其在基體表面的高溫分解生長石墨烯。從生長機理上主要可以分為兩種，一種是滲碳析碳機制，另一種是表面生長機制。

CVD方法是上世紀60年代發展起來的一種製備高純度、高性能固體材料的化學過程，早期主要用於合金刀具的表面改性，後來被廣泛應用於半導體工業中薄膜的製備，如多晶矽和氧化矽膜的沉積。近年來，各種納米材料尤其是碳納米管、氧化鋅納米結構等的製備，進一步推動了CVD方法的發展。

CVD法製備石墨烯早在20世紀70年代就有報導，當時主要採用單晶Ni作為基體，但所製備出的石墨烯主要採用表面科學的方法表徵，其質量和連續性等都不清楚。隨後，人們採用單晶Co、Pt、Pd、Ir等基體在低壓和超高真空中也實現了石墨烯的製備。但直到2009年初，麻省理工學院的J.Kong研究組與韓國成均館大學的B.H.Hong研究組才利用沉積有多晶Ni膜的矽片作為基體製備出大面積少層石墨烯，並將石墨烯成功地從基體上完整地轉移下來，從而掀起了CVD法製備石墨烯的熱潮。

從鄭州成越科學儀器有限公司的工程師那裡，記者還了解到，未來CVD法製備石墨烯的發展趨勢是降低生長過程中的能耗，精確控制樣品的層數和均勻性，嘗試直接在目標襯底材料上生長石墨烯，改進石墨烯的轉移技術減小在轉移過程中的損傷。一旦這些問題得到解決，相信石墨烯將會在各個領域得到廣泛的應用。鄭州成越科學儀器有限公司這幾年不斷通過與國內外客戶的緊密合作，結合當前國內外的相關技術，在CVD法製備石墨烯的設備研發方面取得了多項突破。相關的石墨烯製備實驗設備被國內外多家石墨烯研究機構所採用。

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