吴雅苹,康俊勇

(厦门大学 物理与机电工程学院,福建省半导体材料及应用重点实验室,福建 厦门 361005)

石墨烯二维晶体由六角蜂窝状排列的单层碳原子构成,集多种优异特性于一身,如超高的载流子迁移率、电导率、透光性、热导率、机械强度等[1-8],自1969年被发现以来[9],便逐渐展现出振奋人心的应用前景．其中,最为显著的弹道传输效应和量子霍尔效应更使其成为未来器件的热门材料[3，10-11]．除了单层石墨烯以外,AB堆叠结构的双层石墨烯也具有优异的性质．两层之间的耦合作用使其带隙在电场的调控下可被打开,呈现出半导体特性,可用于可调激光二极管和隧道电场传感器等诸多微电子器件[12-14]．在石墨烯制备方面,Geim等[2]最早通过机械剥离法从高定向热解石墨(HOPG)表面剥离,并转移到Si衬底;由此获得的石墨烯晶体质量较高,但通常面积较小、耗时量大,不适合大规模生产．此外,de Heer研究组[15]利用高温石墨化方法,在SiC(0001)表面上外延生长石墨烯薄膜;但由于SiC晶体表面在高温下易发生重构,较难获得厚度均匀的石墨烯薄膜,也不易剥离转移到其他衬底上．相比较而言,通过化学气相沉积法(CVD)高温分解甲烷、乙烯等含碳化合物,在金属单晶[16-17]或多晶[18-20]衬底表面形成的石墨烯薄膜结构规整,厚度、尺寸可控,并可转移至绝缘衬底上,为制备石墨烯提供了一条有效的路径．

较早用于制备石墨烯的衬底主要有Pt、Ru、Ir等过渡金属．随后,Kong研究组利用多晶Ni箔衬底,获得了厘米量级尺……