近期，中国科学院上海微系统所信息功能材料国家重点实验室SOI材料课题组在层数可控石墨烯薄膜制备方面取得重要进展。课题组设计了Ni/Cu体系，并利用离子注入技术引入碳源，通过精确控制注入碳的剂量，成功实现了对石墨烯层数的调控。相关研究成果以“Synthesis of Layer-Tunable Graphene：A Combined Kinetic Implantation and Thermal Ejection Approach”为题作为背封面（Back Cover)文章发表在Advanced Functional Materials 2015年第24期上。

石墨烯以其优异的电学性能、出众的热导率以及卓越的力学性能等而被人们普遍认为是后硅CMOS时代延续摩尔定律的最有竞争力电子材料，拥有广阔的应用前景。然而，针对特殊的应用需求必须对石墨烯的层数进行精确控制。上海微系统所SOI材料课题组围绕石墨烯层数控制问题，结合Ni和Cu在CVD法中制备石墨烯的特点，利用两种材料对碳溶解能力的不同，设计了Ni/Cu体系（即在25 μm厚的Cu箔上电子束蒸发一层300 nm的Ni )，并利用半导体产业中成熟的离子注入技术将碳离子注入到Ni/Cu体系中的Ni层中，通过控制注入碳离子的剂量（即4E15 atoms/cm²剂量对应单层石墨烯，8E15 atoms/cm²剂量对应双层石墨烯)，经退火后成功实现了单、双层石墨烯的制备。

与传统的CVD制备石墨烯工艺相比，离子注入技术具有低温掺杂、精确的能量和剂量控制和高均匀性等优点，采用离子注入法制备石墨烯单双层数仅受碳注入剂量的影响，与气体的体积比、衬底厚度以及生长温度无关。此外，离子注入技术与现代半导体技术相兼容，有助于实现石墨烯作为电子材料在半导体器件领域真正的应用。

　　该研究得到了国家自然科学基金委创新研究群体、优秀青年基金、中国科学院高迁移率材料创新研究团队等相关研究计划的支持。

　　文章链接http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201500981/full



图1 Advanced Functional Materials背封面(左)

　　图2研究论文的实验过程及制备的单、双层石墨烯的各项性能表征(右)

　　

附件下载：