CVD法制取石墨烯材料的速度提升150倍

石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体材料，在电、光、机械强度上的优异特性，使其在电子学、太阳能电池、传感器等领域有着众多潜在应用。虽然需求巨大，但其大规模高效率一直是制约其进入实际应用的瓶颈之一。目前制备高质量石墨烯的方法，除胶带剥离法、碳化硅或金属表面外延生长法外，主要是化学气相沉积法（CVD）。

由于操作简易，成本可控，大部分应用器件都选择使用在铜基板上进行气相沉积，来制备大面积高质量的石墨烯。但是，这种方法的制备效率极低，每秒速率不到0.4微米，而北京大学、武汉大学、华东科技大学和香港理工大学的研究人员共同研发出一种气相沉积（CVD）制备石墨烯的新技术。

研究人员在与铜基板相距15微米的地方，安置了一个SiO2/Si（SiO2厚度为5纳米)基板，SiO2在超过800℃时可以缓慢释放氧气，通过为参入反应的铜基板连续提供氧，降低碳源的分解能量势垒，将制备速率提升了150倍，达到每秒60微米，5秒内可以成功生长尺寸大小为0.3毫米的石墨烯晶粒。

研究人员表示，氧化物基板会在化学气相沉积过程中高达800摄氏度的高温中释放出氧气。氧气的连续供应提高了石墨烯的生长速率。他们通过电子能谱分析证实了这一点，但测量表明，氧气虽然被释放，然而总量很小。研究人员解释说，这可能与氧化物基板与铜箔之间非常狭小的空间产生了俘获效应，从而提高了氧气的利用效率有关。在实验中，研究人员能在短短5秒的时间内生产出0.3毫米的单晶石墨烯。

这种方法的生产效率与以往研究成果相比，提高了2个数量级。研究人员称，新技术的应用将对大面积高质量石墨烯的制备产生重要影响。通过该技术石墨烯的生产将能采用效率更高的卷对卷制程。而产量的增加和成本的下降，会进一步扩大石墨烯的使用范围，刺激其需求量的增长。