石墨烯模型

石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的二維晶體，只有一層碳原子的厚度，是迄今最薄也最堅硬的材料，其導電、導熱性能超強，遠遠超過硅和其他傳統的半導體材料。科學家們認為，石墨烯有望徹底變革材料科學領域，未來或能取代硅成為電子元件材料，廣泛應用于超級計算機、柔性觸摸屏、環保和醫療設備、光子傳感器以及有機太陽能電池等諸多領域。

要讓石墨烯更好地應用于電子工業，還需找到可控且有效的方法，在更大范圍內獲得更高質量的石墨烯。加州大學圣塔芭芭拉分校（UCSB）電子和計算機工程系教授考斯塔弗·巴納吉領導的研究團隊研制出的最新合成技術能提供高質量且均質的石墨烯。這一過程不僅可進行擴展，還能控制最終得到的石墨烯的層數——單層還是雙層，這一點對石墨烯在電子和其他技術領域大展拳腳來說非常重要。研究團隊的技術關鍵是他們深刻理解了基座對石墨烯生長動力學的重大影響。他們在一個經過預處理的銅基座上使用低壓化學氣相沉積（LPCVD）法并在特定的高溫下將甲烷分解，從而制造出了均質的碳層（石墨烯）。

參與研究的博士后研究員劉偉（音譯）表示：“銅基座上不完美的位置點會顯著影響石墨烯的生長，通過對銅表面進行正確處理并精確選擇生長參數，我們做到了讓石墨烯的質量和均質性達到最優化的同時控制石墨烯的層數。”研究人員李宏（音譯）稱：“新方法制造出的石墨烯獲得了迄今化學氣相沉積法制造出的石墨烯擁有的最大載流子遷移率：平均值為4000平方厘米/伏·秒，最大值為5500平方厘米/伏·秒。與硅相比要高很多。”巴納吉表示：“毫無疑問，石墨烯是一種非常優異的材料，其應用范圍非常廣泛，但在如何獲得高質量的石墨烯以及如何定制其屬性以便用于特殊用途等方面，我們還面臨著巨大的挑戰，不過，這些挑戰也是我們未來研究的肥沃土壤。”