科学家首次实现锗基石墨烯大规模生长 将助推石墨烯在半导体工业界广泛应用

中科院上海微系统所信息功能材料国家重点实验室SOI课题组与超导课题组,采用化学气相淀积法在锗衬底上直接制备出大面积、均匀的、高质量单层石墨烯。相关成果日前发表于《自然》杂志子刊《科学报告》。石墨烯在机械、电学、光学和化学方面的优异性能,具有巨大的应用前景。目前,化学气相沉积法是制备高质量、大面积石墨烯的最主要途径。但是,在石墨烯的生长过程中,金属基底是必不可少     

功能型单层石墨烯的热剥离法制备及其超电容性能

以氧化石墨(GO)作为前驱体,在两种不同热剥离温度下制备了两类功能型单层石墨烯.其中第一类功能型单层石墨烯通过在较低温度及空气气氛下热剥离GO制备;第二类功能型单层石墨烯通过在氮气保护下高温热剥离GO得到;利用氮气吸附-脱附方法测定了两类样品的比表面积,利用电化学测试方法分析了其超电容性能.结果表明,通过低温热剥离的方式即可以有效剥离GO;两类样品均具有较高的BET比表面积.低温热剥离GO所制备的功能型单层石墨烯在2 mol/L KOH体系中的最大比电容值约为220 F/g;而通过高温热剥离GO所制备的功能型单层石墨烯虽然同样具有较高的BET比表面积,但其最大比电容值下降至约150 F/g.这表明通过低温热剥离GO所制备的功能型单层石墨烯具有更优异的超电容性能.     

简易方法制备交叉碳纳米管-石墨烯异质结

发展了一种通过两次高分子辅助转移和选择性氧等离子体刻蚀技术大量制备交叉碳纳米管-石墨烯异质结的无损方法. 拉曼光谱和导电性测试证明, 制备的单层石墨烯薄片在大面积范围内质量均一、导电性好. 而且, 本文所讨论的单层石墨烯的生长和随后的器件制备也提供了大面积制备石墨烯薄片图案化的可重复性方法. 该方法与传统的薄膜技术兼容, 只需简易的几步便可把图案化的石墨烯集成到大规模的微电子器件回路中, 有望实现流线型和自动化的石墨烯微电子器件的大量生产. 这些研究结果为进一步制备分子整流器和其它功能纳米/分子器件提供了技术基础.     

石墨烯的纳米摩擦与磨损性质

采用乙醇溶剂剥离的方法制备石墨烯. 通过对溶剂温度、超声时间、超声功率和溶剂离心速度及时间的控制, 从高定向热解石墨(HOPG)制备得到少层石墨烯. 用原子力显微镜(AFM)研究了云母基底上不同层数石墨烯在真空中的纳米摩擦过程, 发现从约4 个原子单层(4 ML)起, 摩擦系数基本不再变化, 但摩擦力仍随着厚度的增加而显著减小, 7 ML之后, 其摩擦系数基本接近于零. 在磨损实验中, 少层石墨烯表面存在刮坏的现象,且不同厚度的石墨烯的磨损现象明显不同, 其中2 ML石墨烯相比4 ML石墨烯表现出较好的耐磨损性能, 且不具有摩擦方向依赖性. 测试了真空下少层石墨烯和云母表面的粘附力, 发现不同层厚的石墨烯相差不大, 因此认为基底效应并不是磨损性质差异的主要原因. 相对于单层石墨烯, 少层石墨烯在抗磨损涂层等领域有着很大的潜在应用价值.     

基于石墨烯的样品制备技术研究亮点

自2004年被首次制备出来,石墨烯就受到了全世界科学家的普遍关注。石墨烯是由单层碳原子组成的六方蜂巢状结构的二维物质,如果以每平方纳米石墨烯片层结构上容纳的碳原子个数为38来计算,石墨烯具有很大的比表面积（2630 m2/g）,再加上其生产成本低,使其成为样品预处理中理想的富集材料之一。     

石墨烯表界面化学修饰及其功能调控

石墨烯属于碳纳米材料家族中的一员,是一种单层的二维原子晶体,具有高硬度、高导热性、高载流子迁移率等诸多优良特性,被认为是新一代电子学器件的重要基础材料.近年来我们课题组利用石墨烯的这些优良特性在其表界面化学修饰及其功能调控方面开展了一系列研究工作.我们对石墨烯表界面进行了共价或非共价化学修饰,在一定程度上打开了石墨烯的带隙,并发展了具有传感功能的石墨烯器件.我们还制备了基于石墨烯的纳米电极,发展了新一代分子电子器件的普适性制备方法,实现了单分子器件的功能化.展望未来,以石墨烯为代表的碳基纳米材料将继续在纳电子器件研究领域发挥重要作用.     

离子液体在石墨烯绿色规模化剥离制备中的应用

石墨烯自被发现以来便因其良好的物理化学性能引起了极大的关注,而如何大规模、绿色地制备高品质的石墨烯至关重要.液相剥离法是一种有望实现石墨烯规模化绿色制备的方法.其中绿色溶剂离子液体(ionic liquids,ILs)辅助的石墨剥离非常值得关注,可得到单层和少层石墨烯,产率比早期使用的有机溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)高约两个数量级.本文先对目前液相剥离所用的各种溶剂进行了分类总结,在此基础上讨论了离子液体用于石墨烯剥离制备的实际应用,旨在为克服当前液相剥离法所面临的诸多挑战提供参考,以开发更高效绿色的剥离体系.     

介电层上石墨烯的制备

石墨烯因其优异而独特的性能,自发现以来便受到了广泛的关注.为了实现石墨烯的进一步应用,可控制备大面积、高质量的石墨烯便成为研究人员需要首先攻克的难题.利用传统方法在金属基底上催化生长的石墨烯,需要先转移到介电层上才能进行后续的器件构筑.与之相比,介电层表面上直接生长石墨烯后,就可直接利用目前的硅加工工艺制备器件,从而避免因转移而引起的污染、破损,进而有望得到高质量、无污染的石墨烯样品.介绍了近年来介电层上直接生长石墨烯的研究进展,其中包括在各种传统介电层材料和新型六方氮化硼薄膜上制备石墨烯的各种方法.总结展望了介电层表面石墨烯制备的主要挑战及发展方向.     

石墨烯透明导电薄膜

石墨烯是一种新型二维晶体材料,它独特的单原子层结构显示出许多优异的物理化学性质。以石墨烯为原料制备的透明导电薄膜继承了石墨烯的优点,与氧化铟锡(ITO)薄膜相比,具有更好的力学强度、透光性以及化学稳定性,已逐渐成为全世界范围内的研究热点。本文首先介绍了石墨烯的光电性能,然后分别从石墨烯透明导电薄膜的前驱体和制备方法两个不同的角度,归纳总结了最近几年石墨烯透明导电薄膜的研究进展,就目前所面临的问题进行了讨论,并展望了石墨烯透明导电薄膜的未来发展。     

三维石墨烯材料制备方法的研究进展

石墨烯是由单层碳原子组成的新型二维碳纳米材料,因其众多独特而优异的理化特性,已成为近年来材料科学领域中最耀眼的明星材料。整合二维(2D)石墨烯形成具有微纳米结构的三维(3D)石墨烯材料,可有效调控石墨烯的电学、光学、化学、机械和催化特性。近期研究发现,基于3D石墨烯构建的功能器件在储能、环境、传感及生物分析领域表现出更为突出的性能。因而,制备新型3D石墨烯材料已成为当前石墨烯化学的研究热点。目前3D石墨烯材料的制备方法主要包括溶液自组装、界面自组装、模板介导合成法等。通过改变原材料或制备方法,可以有效调控3D石墨烯柔韧性、多孔性、活性面积、电子传递速度及传质等性能。本文介绍了当前3D石墨烯材料制备方法的研究进展,并简要评述3D石墨烯材料制备研究中所面临的挑战及应用前景。     

石墨烯基单原子催化剂的合成、表征及分析

单原子催化剂具有配位数低、配位环境特殊、原子利用率极高和催化位点高度均一等优点,是沟通均相和异相催化剂之间的桥梁,有助于更好地认识催化反应的本质。本文综述了近年来国内外石墨烯基单原子催化剂的多种合成方法,包括原子层沉积法、浸渍-煅烧法、缺陷捕获法、配位锚定法和其他新颖方法的制备过程、合成原理和表征。在此基础上,本文对石墨烯基金属单原子催化剂在催化方面的性能进行阐述和分析,以期为单原子催化剂制备提供指导和参考。     

中科院制备出石墨烯/超薄超导异质结

<正>不久前,从中科院上海微系统与信息技术研究所获悉,该所信息功能材料国家重点实验室姜达、胡涛等科研人员通过机械剥离实现石墨烯/超薄超导(Bi2212)异质结,并在单层晶胞乃至半层晶胞厚的Bi2212材料中发现了高于液氮温度的超导转变。相关成果发表于《自然—通讯》杂志。Bi2212为铜基超导体的重要成员,由于在铜基超导材     

石墨烯:从理论模型到客观实在

2004年石墨烯的出现倾覆了二维碳材料不能稳定存在的传统理论,创建了从零维到三维的碳范式。通过对石墨烯发现史的考证可知,19世纪40年代,科学家们对氧化石墨进行了大量的研究。这些研究促进了石墨烯的发现。20世纪50年代,理论物理学家就对石墨烯的存在做出了理论假设。至20世纪80年代,科学家对碳的同素异形体进行了大量的探索,为制备单层石墨烯不懈奋斗。经历了多次的失败后,研究者最终在2004年成功制备出石墨烯并研究其特性。石墨烯的发现带来了人们科学认识上的转变,同时也带来了技术领域的突破。     

超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯

采用超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯,单片层厚～1 nm。本法首先在Hummers法的低温、中温反应阶段加入超声振荡,以此来分别提高石墨的插层效率和氧化程度,然后在高温反应开始时,采用把含有残留浓硫酸的混合液缓慢滴入低温去离子水中再加热的方式,以此减少硫酸分子等插入物因为局部温度过高从石墨层间脱出,最后通过低速离心得到氧化石墨。使用超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯既方便快捷,又能有效地增大氧化石墨的层间距,且随着超声功率的提高,所得氧化石墨的层间距呈扩大趋势。     

石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用

石墨烯是最近发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料, 它的特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质. 有关石墨烯的基础和应用研究已成为当前的前沿和热点课题之一. 本文仅就目前石墨烯的制备方法、功能化方法以及在化学领域中的应用作一综述, 重点阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源、催化剂和药物载体以及气体传感器等方面的研究进展, 并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望.     

石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用

石墨烯是最近发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料, 它的特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质. 有关石墨烯的基础和应用研究已成为当前的前沿和热点课题之一. 本文仅就目前石墨烯的制备方法、功能化方法以及在化学领域中的应用作一综述, 重点阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源、催化剂和药物载体以及气体传感器等方面的研究进展, 并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望.     

石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用

石墨烯是最近发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料, 它的特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质. 有关石墨烯的基础和应用研究已成为当前的前沿和热点课题之一. 本文仅就目前石墨烯的制备方法、功能化方法以及在化学领域中的应用作一综述, 重点阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源、催化剂和药物载体以及气体传感器等方面的研究进展, 并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望.     

石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用

石墨烯是最近发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料, 它的特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质. 有关石墨烯的基础和应用研究已成为当前的前沿和热点课题之一. 本文仅就目前石墨烯的制备方法、功能化方法以及在化学领域中的应用作一综述, 重点阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源、催化剂和药物载体以及气体传感器等方面的研究进展, 并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望.     

石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用

石墨烯是最近发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料, 它的特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质. 有关石墨烯的基础和应用研究已成为当前的前沿和热点课题之一. 本文仅就目前石墨烯的制备方法、功能化方法以及在化学领域中的应用作一综述, 重点阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源、催化剂和药物载体以及气体传感器等方面的研究进展, 并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望.     

石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用

石墨烯是最近发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料, 它的特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质. 有关石墨烯的基础和应用研究已成为当前的前沿和热点课题之一. 本文仅就目前石墨烯的制备方法、功能化方法以及在化学领域中的应用作一综述, 重点阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源、催化剂和药物载体以及气体传感器等方面的研究进展, 并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望.