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激光誘導相分離制備石墨烯

星之球科技 來源:中國數字科技館2017-02-05 我要評論(0 )   

研究人員闡述了制備超薄納米材料的激光退火技術日期:2016年12月1日資源:基礎科學研究所(Institute for Basic Science)概要:

 研究人員闡述了制備超薄納米材料的激光退火技術
 
日期:2016年12月1日
 
資源:基礎科學研究所(Institute for Basic Science)
 
概要:我們的智能手機都含有一塊明亮的AMOLED(主動矩陣有機發(fā)光二極體,ActiveMatrix/Organic Light Emitting Diode)顯示屏。這些顯示屏中的每個單像素后面都隱藏著至少兩個硅晶體管,這種硅晶體管是基于激光退火技術大批量制造出的。利用傳統方法制備這些材料通常需要1000℃的高溫,而激光技術利用較低的溫度便可達到相同的效果,甚至可以在塑料(熔點低于300℃)基底上制備。有趣的是,同樣的操作工藝也可應用在石墨烯材料的制備上。
 
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利用高分辨透射電子顯微鏡可觀察到,經過30納秒的激光脈沖,碳化硅(silicon carbide,SiC)基質便會融化分解成碳單層和硅單層。如果施加更多的激光脈沖,碳單層會組成石墨烯結構而硅則汽化分離。
 
 
我們的智能手機都含有一塊明亮的AMOLED顯示屏。這些顯示屏中的每個單像素后面都隱藏著至少兩個硅晶體管,這種硅晶體管是基于激光退火技術大批量制造出的。利用傳統方法制備這些材料通常需要1000℃的高溫,而激光技術利用較低的溫度便可達到相同的效果,甚至可以在塑料(熔點低于300℃)基底上制備。有趣的是,同樣的操作工藝也可應用在石墨烯材料的制備上。石墨烯是一種由碳制成的納米材料,這種超薄材料不僅堅固,其優(yōu)異的導電導熱性質更是吸引了全世界科學家的目光。
 
 
來自基礎科學研究所(Institute for Basic Science,IBS)多維碳材料研究中心(Center for Multidimensional Carbon Materials)的KEON Jae Lee教授研究團隊,以及來自韓國科學技術院(KoreaAdvanced Institute of Science and Technology,KAIST)的CHOI Sung-Yool課題組,發(fā)現了利用激光誘導固相分離單晶碳化硅(SiC)的石墨烯合成機理。在這項發(fā)表在《自然·通訊》(Nature Communications)的研究中,介紹了如何利用激光技術將混合組分(SiC)分離成超薄的碳和硅單質。
 
 
盡管準分子激光對基本材料(如硅)轉換的影響機制在一些基礎研究中得到了解釋,但由于復雜組分的相轉移過程及超短的處理時間,激光對于多組分復雜體系(如SiC)的作用機制還很少被研究。
 
 
科學家利用高分辨率顯微鏡圖像和分子動力學模擬發(fā)現,經30納秒氯化氙準分子激光器的單脈沖照射熔化SiC時,可形成SiC液相層,其中上層為具有石墨晶疇的無序碳層(約2.5nm厚),下層為多晶硅層(約5nm)。隨著脈沖強度增加,可引起硅的升華分離,而無序碳層將轉變?yōu)槎鄬邮?/div>
 
 
“這項研究表明,激光材料交互技術可成為下一代二維納米材料研究的強大工具,” Keon教授說。Choi教授補充說:“未來我們可利用激光誘導復雜化合物相分離,并以此合成新型的二維材料。” IBS的Keon教授來自KAIST材料科學與工程學院,Choi教授來自KAIST電氣工程與石墨烯研究中心。

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激光退火激光誘導
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