ทีมเดียวกันจากศูนย์วัสดุคาร์บอนหลายมิติของ IBS (CMCM) ได้รายงานก่อนหน้านี้ว่าฟิล์มกราฟีนที่ปราศจาก adlayer แบบผลึกเดี่ยว แต่พวกมันมักมีรอยพับยาว (ดูแผนภาพ) ที่เกิดจากรอยย่นสูงเมื่อกราฟีนเย็นตัวลงหลังจากการเติบโต
การพับเหล่านี้ทำให้ประสิทธิภาพของทรานซิสเตอร์ภาคสนามซึ่งทำมาจากกราฟีนเสียไป และทำให้ฟิล์มอ่อนลงด้วยกลไก
ในขณะนั้น การเจริญเติบโตโดยใช้ก๊าซมีเทนที่ ~ 1,320K บนฟอยล์ทองแดง (Cu(111))
การศึกษาโดยละเอียดแสดงให้เห็นรอยพับที่เกิดขึ้นระหว่างการทำความเย็นที่ 1,020K หรือสูงกว่า ดังนั้นนักวิจัยจึงตั้งใจที่จะปลูกกราฟีนที่อยู่ด้านล่างนี้ และได้คิดค้นเทคนิคโดยใช้พื้นผิวของโลหะผสมที่ทำขึ้นเองที่บ้านและส่วนผสมของก๊าซที่แตกต่างกัน
“ความก้าวหน้านี้เกิดจากปัจจัยหลายประการ รวมถึงความเฉลียวฉลาดของมนุษย์และความสามารถของนักวิจัย CMCM ในการสร้างฟอยล์ Cu-Ni (111) ผลึกเดี่ยวในพื้นที่ขนาดใหญ่ ซึ่งกราฟีนเติบโตจากการสะสมของไอเคมีโดยใช้ส่วนผสมของ เอทิลีนที่มีไฮโดรเจนในกระแสของก๊าซอาร์กอน” ร็อด รัฟฟ์ ผู้อำนวยการ CMCM กล่าว
“ฟิล์มกราฟีนที่ไม่มีการพับนี้ก่อตัวเป็นผลึกเดี่ยวบนสารตั้งต้นการเจริญเติบโตทั้งหมด เพราะมันแสดงการวางแนวเดียวเหนือรูปแบบ LEED [การเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนพลังงานต่ำในพื้นที่ขนาดใหญ่]” นักวิจัยเพื่อนซองวอนคยองกล่าว
Graphene FETs ที่มีลวดลายบนกราฟีนที่ใกล้สมบูรณ์แบบ ในทิศทางต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับกราฟีน แสดงให้เห็นว่า "ประสิทธิภาพที่สม่ำเสมออย่างน่าทึ่ง" ตามข้อมูลของสถาบัน โดยมีอิเล็กตรอนอุณหภูมิห้องเฉลี่ยและการเคลื่อนที่ของรูที่ 7 × 103cm2/วี/ส.
“ประสิทธิภาพที่สม่ำเสมออย่างน่าทึ่งดังกล่าวเป็นไปได้ เนื่องจากฟิล์มกราฟีนไร้รอยพับนั้นเป็นผลึกเดี่ยวโดยพื้นฐานแล้วไม่มีข้อบกพร่อง” Yunqing Li นักวิจัยจาก Ulsan National Institute of Science และ เทคโนโลยี (UNIST) ซึ่ง CMCM ทำงาน
กระบวนการนี้ทำงานได้ตั้งแต่ 1,000 ถึง 1,030K และเครื่องชั่ง: ด้วยกราฟีนที่เกือบจะสมบูรณ์แบบซึ่งเติบโตพร้อมกันบนฟอยล์ CuNi ขนาด 40 x 70 มม. ห้าแผ่นในเตาควอตซ์ขนาด 150 มม. ที่สร้างโดย IBS
การถ่ายโอนฟองสบู่ด้วยไฟฟ้าเคมีทำให้ชั้นกราฟีนปลอดจากชั้น ปล่อยให้ฟอยล์พร้อมสำหรับการนำกลับมาใช้ใหม่ หลังจากรอบการเจริญเติบโตห้ารอบ การสูญเสียโลหะผสมสุทธิจากฟอยล์จะเท่ากับ 100μg
ปรากฏว่าบริเวณ 'ขอบขั้นที่โค้งงอ' เติบโตระหว่างที่ราบผลึกเดี่ยว และบริเวณเหล่านี้ถูกทำให้เป็นชั้น ซึ่งทำให้วัสดุสามารถปีนออกจากพื้นผิวได้ "เราค้นพบว่าพื้นผิวฟอยล์ Cu-Ni (111) เกิดการพันขั้นอย่างกะทันหันเกิดขึ้นที่ประมาณ 1,030K และการสร้างพื้นผิวใหม่นี้เป็นเหตุผลว่าทำไมอุณหภูมิการเติบโตที่สำคัญของกราฟีนที่ไม่มีการพับอยู่ที่ ~ 1030 K หรือต่ำกว่า" รูฟกล่าว
สถาบันคาดว่ากราฟีนที่เกือบจะสมบูรณ์แบบจะถูกนำมาใช้ เนื่องจากเป็นหรือซ้อนกันกับวัสดุ 2D อื่นๆ ในการวิจัยและพัฒนาสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โฟโตนิก เครื่องกล และอุปกรณ์ระบายความร้อน การวางซ้อนจะสะดวกเป็นพิเศษ เนื่องจากกราฟีนสามารถถ่ายโอนจากฟอยล์ CuNi ไปยังวัสดุพิมพ์อื่นได้ภายในเวลาไม่ถึงนาที
งานนี้ได้รับการตีพิมพ์ใน Nature