IBS'nin Çok Boyutlu Karbon Malzemeler Merkezi'nden (CMCM) aynı ekip, daha önce tek kristalli, ad katmanı içermeyen grafen filmleri bildirmişti, ancak bunlar her zaman, grafen büyümeden sonra soğudukça uzun kırışıklıklardan oluşan uzun kıvrımlar (diyagrama bakın) içeriyordu.
Bu kıvrımlar daha sonra grafenden yapılan alan etkili transistörlerin performansını bozar ve aynı zamanda filmi mekanik olarak zayıflatır.
O zamanlar büyüme, bakır (Cu(1,320)) folyolarda ~111K'da metan kullanıyordu.
Ayrıntılı çalışma, 1,020K veya üzerinde soğuma sırasında oluşan kıvrımları gösterdi; bu nedenle araştırmacılar, grafeni bunun altında büyütmek için yola çıktılar ve ev yapımı alaşım yetiştirme yüzeyi ve farklı bir gaz karışımı kullanan bir teknik geliştirdiler.
"Bu atılım, insan yaratıcılığı ve CMCM araştırmacılarının, üzerinde grafenin bir karışım kullanılarak kimyasal buhar biriktirme yoluyla büyütüldüğü geniş alanlı tek kristalli Cu-Ni(111) folyolarını tekrarlanabilir bir şekilde yapma yeteneği de dahil olmak üzere birçok katkıda bulunan faktörden kaynaklanıyordu. CMCM direktörü Rod Ruoff, argon gazı akışında etilen ile hidrojenin birleştiğini ortaya çıkardı.
Araştırmacı arkadaşı Seong Won Kyung, "Bu katlanmayan grafen filmi, tüm büyüme substratı üzerinde tek bir kristal olarak oluşuyor çünkü LEED (geniş alanlı düşük enerjili elektron kırınımı) desenleri üzerinde tek bir yönelim gösteriyor" dedi.
Enstitüye göre, mükemmele yakın grafen üzerinde grafene göre çeşitli yönelimlerde desenlenen grafen FET'ler, ortalama oda sıcaklığında 7 × 10 elektron ve delik hareketliliğiyle “dikkate değer derecede tekdüze performans” gösterdi.3cm2/Vs.
Ulsan Ulusal Bilim Enstitüsü'nden bir araştırmacı olan Yunqing Li, "Böylesine dikkate değer derecede tekdüze performans, katlanmayan grafen filmin esasen hiçbir kusuru olmayan tek bir kristal olması nedeniyle mümkün" dedi. Teknoloji (UNIST), CMCM'nin birlikte çalıştığı.
Süreç 1,000 ila 1,030K arasında çalışıyor ve ölçekleniyor: IBS tarafından inşa edilmiş 40 mm'lik bir kuvars fırınında beş adet 70 x 150 mm CuNi folyonun her iki tarafında aynı anda büyütülen mükemmele yakın grafen ile.
Elektrokimyasal kabarcıklanma transferi, grafen katmanlarını serbest bırakarak folyoları yeniden kullanıma hazır hale getirdi; beş büyüme döngüsünden sonra, folyolardaki net alaşım kaybı 100μg idi.
Tek kristalli platolar arasında 'demetlenmiş basamak kenarı' bölgelerinin büyüdüğü ve bu bölgelerin lamine edilerek malzemenin alt tabakadan tırmanmasına izin verdiği ortaya çıktı. "Cu-Ni(111) folyo yüzeyinin kademeli demetlenmesinin yaklaşık 1,030K'de aniden meydana geldiğini keşfettik ve bu yüzey yeniden yapılanması, katlanmayan grafenin kritik büyüme sıcaklığının ~1030 K veya altında olmasının nedenidir." dedi Ruoff.
Enstitü, mükemmele yakın grafenin olduğu gibi veya diğer 2 boyutlu malzemelerle birlikte elektronik, fotonik, mekanik ve termal cihazlara yönelik Ar-Ge'de kullanılmasını bekliyor. Grafenin CuNi folyodan başka bir alt tabakaya bir dakikadan daha kısa sürede aktarılabildiği için istifleme özellikle uygundur.
Çalışma Nature'da yayınlandı.