制备具有良好稳定性的晶圆级单晶石墨烯对于其在电子学领域的应用有重要的意义。近年来，通过采用多点成核、取向外延技术，大面积单层单晶石墨烯薄膜在铜、铜镍单晶箔片以及更平整更干净的铜和铜镍单晶薄膜上被成功地制备出来。然而，大面积石墨烯单晶的制备仍然存在一些挑战，比如，目前的大多数研究表明，只有单晶金属衬底才能实现单晶石墨烯的生长，但是适于单晶石墨烯制备的单晶金属衬底并不容易获得。其次，由于铜容易被氧化，使得铜基衬底上的石墨烯在水氧环境中稳定性较差，不利于石墨烯的保存和应用。
中国科学院上海微系统与信息技术研究所于广辉课题组与中国计量大学舒海波教授课题组采用化学气相沉积法在面内转角为60°孪晶铂(111)薄膜衬底上制备出晶圆级石墨烯单晶薄膜，研究表明石墨烯的单晶性不受铂孪晶界的影响，同时铂薄膜衬底上生长石墨烯可能在生长速度和抗氧化性方面具有优势。相关结果发表在Carbon（DOI：10.1016/j.carbon.2021.05.027）上。
在这项工作中，6英寸的高质量石墨烯薄膜在更容易获得的面内转角为60°的孪晶铂(111)薄膜衬底上制备出来。密度泛函理论计算证实了石墨烯晶畴在孪晶铂（111）表面的生长具有高度取向性，石墨烯的单晶性不受铂孪晶界的影响。这项工作有两个亮点：
1.在实验和理论上证明了可以在更容易制备的面内转角为60°的孪晶铂(111)衬底上制备晶圆级的单晶石墨烯。这对于降低单晶石墨烯的制备难度，完善CVD石墨烯生长理论具有重要意义，同时可能对同为面心立方结构的铜基衬底上单晶石墨烯制备有一定启发作用。
2.在文中的实验条件下，铂薄膜衬底上的石墨烯相比铜基衬底上的石墨烯在生长速度，抗氧化性方面有更好的表现，利于CVD石墨烯的大规模制备和应用。
原文刊载于【InfoMat】公众号
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