Cùng một nhóm, từ Trung tâm Vật liệu Carbon Đa chiều (CMCM) của IBS, trước đây đã báo cáo về các màng graphene không có lớp phủ đơn tinh thể, nhưng chúng luôn chứa các nếp gấp dài (xem sơ đồ) hình thành từ các nếp nhăn cao khi graphene nguội đi sau khi tăng trưởng.
Những nếp gấp này làm hỏng hiệu suất của các bóng bán dẫn hiệu ứng trường sau đó được làm từ graphene, và cũng làm suy yếu màng về mặt cơ học.
Vào thời điểm đó, sự phát triển đang sử dụng mêtan ở ~ 1,320K trên lá đồng (Cu (111)).
Nghiên cứu chi tiết cho thấy các nếp gấp được hình thành trong quá trình làm mát ở nhiệt độ 1,020K hoặc cao hơn, vì vậy các nhà nghiên cứu đã bắt đầu phát triển graphene dưới mức này, và đưa ra một kỹ thuật sử dụng bề mặt phát triển hợp kim tự chế và một hỗn hợp khí khác.
“Bước đột phá này là do nhiều yếu tố góp phần, bao gồm sự khéo léo của con người và khả năng của các nhà nghiên cứu CMCM trong việc tái tạo các lá đơn tinh thể Cu-Ni (111) diện tích lớn, trên đó graphene được phát triển bằng cách lắng đọng hơi hóa học bằng cách sử dụng hỗn hợp Rod Ruoff, giám đốc CMCM, tiết lộ ethylene với hydro trong dòng khí argon.
Nhà nghiên cứu Seong Won Kyung cho biết: “Màng graphene không nếp gấp này hình thành như một tinh thể đơn trên toàn bộ chất nền vì nó thể hiện một hướng duy nhất trên các mẫu LEED [nhiễu xạ điện tử năng lượng thấp diện tích lớn],” nhà nghiên cứu Seong Won Kyung cho biết.
Graphene FET được tạo mẫu trên graphene gần như hoàn hảo, theo nhiều hướng khác nhau đối với graphene, cho thấy “hiệu suất đồng đều đáng kể”, theo Viện, với các di động lỗ và electron ở nhiệt độ phòng trung bình là 7 × 103cm2/ V / s.
Yunqing Li, nhà nghiên cứu từ Viện Khoa học và Khoa học Quốc gia Ulsan cho biết: “Có thể đạt được hiệu suất đồng đều đáng chú ý như vậy bởi vì màng graphene không có nếp gấp là một tinh thể đơn lẻ về cơ bản không có khiếm khuyết”. Công nghệ (UNIST), mà CMCM đã hợp tác.
Quy trình hoạt động trên 1,000 đến 1,030K và quy mô: với graphene gần như hoàn hảo được trồng đồng thời trên cả hai mặt của năm lá CuNi 40 x 70mm trong lò thạch anh 150mm do IBS chế tạo.
Quá trình truyền sủi bọt điện hóa nâng các lớp graphene ra khỏi nước, để lại các lá kim loại sẵn sàng để sử dụng lại - sau năm chu kỳ tăng trưởng, lượng hợp kim mất đi thực tế từ các lá kim loại là 100μg.
Điều này cho thấy các vùng 'cạnh bậc chụm' phát triển giữa các cao nguyên đơn tinh thể, và các vùng này khử lớp màng, cho phép vật liệu leo ra khỏi bề mặt nền. “Chúng tôi phát hiện ra rằng sự kết tụ từng bước của bề mặt lá Cu-Ni (111) đột ngột xảy ra ở khoảng 1,030K và sự tái tạo bề mặt này là lý do tại sao nhiệt độ phát triển tới hạn của graphene không nếp gấp là ~ 1030 K hoặc thấp hơn,” Ruoff nói.
Viện hy vọng graphene gần như hoàn hảo sẽ được sử dụng, giống như nó hoặc xếp chồng lên nhau với các vật liệu 2D khác, trong R & D hướng tới các thiết bị điện tử, quang tử, cơ khí và nhiệt. Việc xếp chồng đặc biệt thuận tiện vì graphene có thể được chuyển từ lá CuNi sang chất nền khác trong vòng chưa đầy một phút.
Công trình đã được đăng trên tạp chí Nature.