材料 | 可卷曲商用化又近一步,韓研院合成大面積白色石墨烯成功

韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究院（IBS）成功制成了豎向10cm大小的單晶二維白色石墨烯。

此前在制造成幾? 的尺寸上受限的二維單晶材料，可以直接應(yīng)用在半導(dǎo)體制作工廠上，成功實(shí)現(xiàn)大面積化生產(chǎn)，預(yù)計(jì)繼硅之后的新一代半導(dǎo)體時(shí)代的到來(lái)又提前了一步。

IBS多維碳材料研究團(tuán)隊(duì)丁峰課題組長(zhǎng)和研究員 （圖片來(lái)源：inews24）

IBS多維碳材料研究團(tuán)隊(duì)丁峰教授課題組（UNIST杰出教授）5月23日發(fā)布稱，課題組與中國(guó)、瑞士研究團(tuán)隊(duì)一起成功實(shí)現(xiàn)了將單晶二維白色石墨烯（h-BN，六方晶系氮化硼）最大實(shí)現(xiàn)100?的大面積生產(chǎn)。

二維單晶材料的開(kāi)發(fā)是實(shí)現(xiàn)像報(bào)紙一樣可以卷曲的低耗電量·、高性能的可卷曲顯示商用化必備的核心技術(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)可卷曲顯示的商用化，需要能代替堅(jiān)硬的硅材料的二維材料。這種材料的厚度僅有1~2個(gè)原子層的厚度，薄型且具有伸縮性。目前為止，在石墨烯外尚沒(méi)有將能實(shí)現(xiàn)二維單晶材料商用化的尺寸進(jìn)行大面積生產(chǎn)的案例。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)模擬研究，先找到了合成公式，即使用比要合成的材料表面對(duì)稱性低的基板即可實(shí)現(xiàn)多種二維單晶材料的大面積催化。并據(jù)此，使用表面對(duì)稱性比石墨烯低的銅基板，成功實(shí)現(xiàn)大面積化。

白色石墨烯 （圖片來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)）

僅靠導(dǎo)體石墨烯無(wú)法實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體，但將導(dǎo)體石墨烯與絕緣體白色石墨烯層層堆積，不需要另外的工程，即可制作數(shù)個(gè)原子層厚度的既薄又有伸縮性的高性能·低耗電的新一代半導(dǎo)體。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的大面積化的合成公式為：使用比要合成的物質(zhì)的表面對(duì)稱性低的基板，就能制造出原子的排列比較均一的單晶材料?！?/p>

6方晶系氮化硼（h-BN）實(shí)現(xiàn)硼（B）元素和氮（N）元素的三角形形態(tài)，每旋轉(zhuǎn)120°時(shí)就會(huì)出現(xiàn)相同的形狀，具備3軸對(duì)稱性。研究團(tuán)隊(duì)制作出表面對(duì)稱性為二軸的銅基板，在其上面催化出h-BN，即成功制造出大面積的單晶材料。

預(yù)計(jì)該技術(shù)也將對(duì)此前雖然性能優(yōu)秀但大面積化困難的其他材料的商用化有幫助。

IBS研究組長(zhǎng)丁峰稱“二維材料本身已經(jīng)非常優(yōu)秀，若將幾個(gè)材料層層堆積使用時(shí)，共同的效果更加明顯?！保⒎Q“繼硅之后新一代半導(dǎo)體市場(chǎng)的門(mén)已經(jīng)打開(kāi)，將有助于實(shí)現(xiàn)目前還無(wú)法想象的具備新物性的電子設(shè)備?！?/p>

該研究結(jié)果發(fā)布在Nature雜志23日網(wǎng)絡(luò)版上。