قام نفس الفريق ، من مركز IBS للمواد الكربونية متعددة الأبعاد (CMCM) ، بالإبلاغ سابقًا عن أفلام أحادية البلورة خالية من طبقة adlayer من الجرافين ، لكنها تحتوي دائمًا على طيات طويلة (انظر الرسم البياني) تتشكل من التجاعيد الطويلة عندما يبرد الجرافين بعد النمو.
تفسد هذه الطيات أداء ترانزستورات التأثير الميداني المصنوعة لاحقًا من الجرافين ، كما تضعف الفيلم ميكانيكيًا.
في ذلك الوقت ، كان النمو يستخدم الميثان عند حوالي 1,320 كلفن على رقائق النحاس (Cu (111)).
أظهرت دراسة مفصلة أن الطيات تكونت أثناء التبريد عند 1,020 كلفن أو أعلى ، لذلك شرع الباحثون في زراعة الجرافين أسفل هذا ، وتوصلوا إلى تقنية تستخدم سطح نمو سبيكة محلي الصنع وخليط غاز مختلف.
"يرجع هذا الاختراق إلى العديد من العوامل المساهمة ، بما في ذلك براعة الإنسان وقدرة باحثي CMCM على إنتاج رقائق Cu-Ni (111) أحادية البلورة أحادية البلورة بشكل متكرر ، والتي نما الجرافين عليها عن طريق ترسيب البخار الكيميائي باستخدام خليط من كشف رود روف ، مدير CMCM ، الإيثيلين مع الهيدروجين في تيار من غاز الأرجون.
قال الباحث الزميل سيونغ وون كيونغ: "يتشكل فيلم الجرافين الخالي من الطيات على شكل بلورة مفردة فوق ركيزة النمو بالكامل لأنه يظهر اتجاهًا واحدًا على أنماط حيود الإلكترون منخفض الطاقة في منطقة كبيرة LEED" ، قال الباحث سيونغ وون كيونغ.
أظهرت وحدات الجرافين FETs المنقوشة على الجرافين شبه المثالي ، في مجموعة متنوعة من الاتجاهات فيما يتعلق بالجرافين ، "أداءً موحدًا بشكل ملحوظ" ، وفقًا للمعهد ، مع متوسط درجة حرارة الغرفة للإلكترون وقدرة على حركة الفتحات 7 × 103cm2/ضد.
وقال يون تشينغ لي، الباحث من معهد أولسان الوطني للعلوم والتكنولوجيا: "مثل هذا الأداء الموحد بشكل ملحوظ ممكن لأن طبقة الجرافين الخالية من الطيات عبارة عن بلورة واحدة لا تحتوي على أي عيوب بشكل أساسي". تكنولوجيا (UNIST) التي عملت معها CMCM.
تعمل العملية عبر 1,000 إلى 1,030،40 كلفن والمقاييس: مع الجرافين شبه المثالي المزروع في وقت واحد على كلا الجانبين من خمس رقائق CuNi مقاس 70 × 150 مم في فرن كوارتز XNUMX مم من IBS.
رفع نقل الفقاعات الكهروكيميائية طبقات الجرافين مجانًا ، تاركًا الرقائق جاهزة لإعادة الاستخدام - بعد خمس دورات نمو ، كان صافي خسارة السبيكة من الرقائق 100 ميكروغرام.
اتضح أن مناطق `` حافة الخطوة المجمعة '' تنمو بين الهضاب ذات البلورة المفردة ، وتتفكك هذه المناطق ، مما يسمح للمواد بالتسلق من الركيزة. "اكتشفنا أن التجميع التدريجي لسطح رقائق من النحاس والنيكل (111) يحدث فجأة عند حوالي 1,030 كلفن ، وإعادة بناء السطح هذا هو السبب في أن درجة حرارة النمو الحرجة للجرافين الخالي من الطيات عند 1030 كلفن أو أقل" ، قال روف.
يتوقع المعهد استخدام الجرافين شبه المثالي ، كما هو الحال أو مكدسًا مع مواد ثنائية الأبعاد أخرى ، في البحث والتطوير نحو الأجهزة الإلكترونية والفوتونية والميكانيكية والحرارية. يعتبر التراص مناسبًا بشكل خاص حيث يمكن نقل الجرافين من رقائق CuNi إلى ركيزة أخرى في أقل من دقيقة.
نُشر العمل في مجلة Nature.