大规模无多层单晶石墨烯薄膜的制备包括制备合适的单晶衬底和在化学气相沉积过程中普遍存在的多层石墨烯孤岛的形成。

近日，中科院化学研究所刘云圻院士，董际臣研究员，武斌研究员报道了提出了一种循环电化学抛光和热退火相结合的方法，可以将商用多晶Cu箔转化为单晶Cu(111)，成品率几乎为100%。然后展示了一种“自下而上刻蚀”的方法，该方法通过在Cu(111)表面上大面积生长的石墨烯单层下面选择性地刻蚀底部多层石墨烯，从而制备出大面积无多层的纯单晶石墨烯单层。

文章要点

1）研究人员利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)测量了纯单层石墨烯薄膜的平均片状电导率为2.8 ms，大面积平均载流子迁移率为6903 cm² V^-1 s^-1。

2）密度泛函理论(DFT)计算表明，氢原子在石墨烯顶层边缘的扩散比碳氢自由基更容易引起选择性刻蚀，同时，基于相场模型模拟的选择性刻蚀过程与实验结果吻合较好。

这项工作为制备单晶Cu(111)和合成高电子质量的纯单层石墨烯提供了新的途径。

参考文献

Wenqian Yao, et al, Bottom-Up-Etching  Mediated  Synthesis  of  Large-Scale  Pure  Monolayer  Graphene  on  Cyclic-Polishing-Annealed Cu(111), Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202108608

https://doi.org/10.1002/adma.202108608