顆粒在線訊：背景介紹

近年來化學(xué)氣相沉積法制備的石墨烯展現(xiàn)出的優(yōu)異性質(zhì)吸引了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。但是石墨烯高溫制備過程中帶來的本征污染問題嚴(yán)重降低了石墨烯的性質(zhì)，影響了石墨烯的應(yīng)用拓展。銅襯底作為制備石墨烯的常用襯底，對(duì)石墨烯的疇區(qū)尺寸、層數(shù)控制等發(fā)揮著不可忽視的作用。由于不同晶面結(jié)構(gòu)對(duì)稱性和催化活性等的差異，銅襯底不同晶面上石墨烯生長(zhǎng)的基元步驟也有所不同。與此同時(shí)，銅晶面對(duì)石墨烯表面本征污染物形成的影響及其相關(guān)機(jī)理還有待探究。

成果簡(jiǎn)介

北京大學(xué)劉忠范教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)金屬銅襯底的晶面類型會(huì)影響化學(xué)氣相沉積法制備的石墨烯薄膜的本征潔凈度，其中銅（100）晶面上生長(zhǎng)的石墨烯潔凈度高于其他幾種常見晶面。這主要是由于活性碳?xì)湮锓N在石墨烯/Cu(100)表面具有更高的遷移勢(shì)壘而抑制了其表面無定形碳的形成。在此基礎(chǔ)上，他們成功在米級(jí)尺寸的Cu(100)襯底上上實(shí)現(xiàn)了潔凈石墨烯薄膜的批量制備。超潔凈石墨烯薄膜也展現(xiàn)出了更加優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)。該工作為相關(guān)基礎(chǔ)研究提供了良好的材料基礎(chǔ)，并將助力于石墨烯產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

圖文導(dǎo)讀

圖1 銅晶面對(duì)石墨烯薄膜本征潔凈度的影響及相關(guān)機(jī)理分析

圖2 Cu(100)襯底上潔凈石墨烯的批量制備

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圖3 潔凈石墨烯的電學(xué)性質(zhì)

圖4 潔凈石墨烯的輸運(yùn)性質(zhì)

作者簡(jiǎn)介

劉忠范，北京大學(xué)博雅講席教授，中國(guó)科學(xué)院院士，發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士，中組部首批萬人計(jì)劃杰出人才，教育部首批長(zhǎng)江學(xué)者，首批國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者。英國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)士，英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士，中國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)士，中國(guó)化工學(xué)會(huì)會(huì)士，中國(guó)微米納米技術(shù)學(xué)會(huì)會(huì)士。1983年畢業(yè)于長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)化工系，1984年留學(xué)日本，1990年獲東京大學(xué)博士，1991-1993年東京大學(xué)和國(guó)立分子科學(xué)研究所博士后。1993年6月回北京大學(xué)任教，同年晉升教授。1997年創(chuàng)立北京大學(xué)納米科學(xué)與技術(shù)研究中心，現(xiàn)任北京大學(xué)納米科學(xué)與技術(shù)研究中心主任。2016年創(chuàng)建北京石墨烯研究院并擔(dān)任院長(zhǎng)至今。

劉忠范院士自1998年以來一直從事納米碳材料生長(zhǎng)方法研究，2008年進(jìn)入石墨烯領(lǐng)域。劉忠范院士在石墨烯材料的CVD生長(zhǎng)方法、應(yīng)用探索、以及產(chǎn)業(yè)化核心技術(shù)研發(fā)方面做出了一系列原創(chuàng)性和引領(lǐng)性工作，在石墨烯薄膜材料的宏量制備技術(shù)和裝備研發(fā)方面走在世界前列。劉忠范院士發(fā)表學(xué)術(shù)論文640余篇，申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利140余項(xiàng)。曾任國(guó)家攀登計(jì)劃（B）、973計(jì)劃、納米重大研究計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家、國(guó)家自然科學(xué)基金“表界面納米工程學(xué)”創(chuàng)新研究群體學(xué)術(shù)帶頭人（三期）、國(guó)家自然科學(xué)基金“石墨烯制備科學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)中心”學(xué)術(shù)帶頭人。榮獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（兩項(xiàng)）、全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文指導(dǎo)教師、北京市優(yōu)秀教師、香港求是科技基金會(huì)杰出青年學(xué)者獎(jiǎng)、中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)獎(jiǎng)自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、楊芙清王陽元院士?jī)?yōu)秀教學(xué)科研獎(jiǎng)、中國(guó)化學(xué)會(huì)-阿克蘇諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)、寶鋼優(yōu)秀教師特等獎(jiǎng)、日本化學(xué)會(huì)膠體與界面化學(xué)年會(huì)Lectureship Award、北京大學(xué)方正教師特別獎(jiǎng)、ACS Nano Lectureship Award、北京大學(xué)國(guó)華杰出學(xué)者獎(jiǎng)、第八屆“納米研究獎(jiǎng)”等獎(jiǎng)勵(lì)。他還兼任“物理化學(xué)學(xué)報(bào)”主編、“科學(xué)通報(bào)”副主編、中國(guó)化學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、九三學(xué)社中央副主席、全國(guó)政協(xié)常委等職。

文章信息

Xiaoting Liu, Jincan Zhang, Wendong Wang*, Wei Zhao, Heng Chen, Bingyao Liu, Mengqi Zhang, Fushun Liang, Lijuan Zhang, Rui Zhang, Ning Li, Yuexin Zhang, Yuchen Liu, Kaicheng Jia, Luzhao Sun, Yixuan Zhao, Peng Gao, Qinghong Yuan, Li Lin*, Hailin Peng* & Zhongfan Liu*. The role of Cu crystallographic orientations towards growing superclean graphene on meter-sized scale. Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-021-3922-x.