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利用激光誘導(dǎo)相分離來(lái)制備石墨烯

來(lái)源:實(shí)驗(yàn)幫2016-12-06 我要評(píng)論(0 )   

高分辨透射電子顯微鏡觀(guān)察表明,僅僅是在一個(gè)30納秒的激光脈沖后,碳化硅(SiC)襯底就融化并分離成了碳層和硅層。更多的脈沖導(dǎo)致碳層組織成石墨烯,而硅以氣體的形式離...

高分辨透射電子顯微鏡觀(guān)察表明,僅僅是在一個(gè)30納秒的激光脈沖后,碳化硅(SiC)襯底就融化并分離成了碳層和硅層。更多的脈沖導(dǎo)致碳層組織成石墨烯,而硅以氣體的形式離開(kāi)。
 
我們所有的智能手機(jī)都有閃閃發(fā)光的AMOLED顯示屏。在這些顯示屏的每一個(gè)像素背后都隱藏著至少兩個(gè)用激光退火技術(shù)批量制造的硅晶體管。傳統(tǒng)的方法通常使用高于1000°C的溫度來(lái)制造它們,而激光技術(shù)可以在低溫下達(dá)到相同的結(jié)果,甚至是在塑料基板(熔化溫度低于300°C)上。有趣的是,類(lèi)似的工藝也可以被用來(lái)產(chǎn)生石墨烯晶體。石墨烯是一種由碳制成的強(qiáng)而薄的納米材料,其導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性引起了世界各國(guó)科學(xué)家的關(guān)注。
 
基礎(chǔ)科學(xué)研究所(IBS)多維碳材料中心KEON Jae Lee教授的研究小組和韓國(guó)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究院(KAIST)CHOI Sung Yool教授的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了采用激光誘導(dǎo)固相分離單晶碳化硅(SiC)來(lái)合成石墨烯的機(jī)制。這篇發(fā)表在《自然通信》上的研究論文,闡述了這種激光技術(shù)是如何能將一種復(fù)雜的化合物(碳化硅)分離成碳和硅的超薄元件的。
 
雖然幾個(gè)基礎(chǔ)研究了解了準(zhǔn)分子激光在轉(zhuǎn)化元素材料如硅時(shí)的效應(yīng),但是因?yàn)榛衔锵嘧兊膹?fù)雜性和超短的處理時(shí)間,激光與更復(fù)雜的化合物如碳化硅之間的相互作用還很少被研究。
 
通過(guò)高分辨率顯微圖像和分子動(dòng)力學(xué)模擬,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),一個(gè)30納秒的氯化氙準(zhǔn)分子激光單脈沖輻照可以融化SiC,從而導(dǎo)致液體SiC層的分離,得到在上表面的一個(gè)無(wú)序的具有石墨域的碳層(約2.5納米厚)和一個(gè)在碳層下面的多晶硅層(約5納米)。施加額外的脈沖會(huì)導(dǎo)致分離的硅升華,而無(wú)序的碳層轉(zhuǎn)化成多層石墨烯。
 
“這項(xiàng)研究表明,激光與物質(zhì)相互作用的技術(shù)可以成為下一代二維納米材料的一個(gè)強(qiáng)大的工具,”Keon教授說(shuō)。Choi教授補(bǔ)充說(shuō):“用激光誘導(dǎo)復(fù)雜化合物的相分離,將來(lái)可以合成新類(lèi)型的二維材料。”IBS的Keon教授隸屬于KAIST的材料科學(xué)與工程學(xué)院,而Choi教授則隸屬于KAIST的電氣工程學(xué)院以及石墨烯研究中心。

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激光誘導(dǎo)石墨烯分子激光
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