新加坡國立大學(NUS)理學院化學系以羅建平(Loh Kian Ping)教授為首的研究團隊已成功開發出一種新興一步法,在硅和其它硬襯底上生長和轉移高品質石墨烯,這為目前技術上難以實現的石墨烯高價值應用創造了機會。此舉標志著石墨烯向工業應用邁進了一大步。
這一突破,是首次公開的在同一硅片上實現石墨烯生長和轉移兩個步驟的技術。該技術使石墨烯在光子學和電子器件上的應用成為可能,如光電調制器,晶體管,芯片上生物傳感器和隧道結等器件。為了克服當前的技術差距,羅教授領導的團隊從甲蟲和樹蛙如何保持他們的腳爪貼著完全被水浸沒的葉面上得出靈感,并開發了“面到面轉移”新工藝。創新方法論文于2013年12月11日首次在線發表于著名科學期刊《自然》上。
該論文第一作者、新加坡國立大學理學院石墨烯研究中心研究員高立波博士,在硅襯底銅催化劑涂層上生長石墨烯,生長之后,將銅蝕刻掉,石墨烯通過形成毛細管橋的氣泡附著在硅基底,類似于甲蟲和樹蛙的腳附著于浸沒式葉片上。毛細管橋有助于將石墨烯保持在硅表面上,并防止銅催化劑蝕刻過程中石墨烯分層。石墨烯最后附著到硅晶片上。
為了便于毛細管橋的形成,高博士施行一個預處理步驟,即把氣體噴射入硅晶片。這有助于修飾界面特性,并在催化劑去除液體的滲透過程中促進毛細管橋的形成。同時添加的表面活性劑有助于消除轉移過程中可能產生的任何褶皺和折痕。
(工業和信息化部電子科學技術情報研究所 黃慶紅)