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石墨烯制备的超薄金刚石膜可以增韧电子器件

信息来源:jjjggg.com   时间: 2019-12-11  浏览次数:68

石墨烯制备的超薄金刚石膜可以增韧电子器件

尽管石墨烯只有一个原子厚,却以其令人难以置信的强度而闻名。那么如何使其变得更强大?当然,一种方法是将其变成钻石。韩国的研究人员现在已经开发出一种新方法,可以将石墨烯转化为最薄的金刚石薄膜,而无需使用高压。

石墨烯,石墨和钻石都是由相同的材料 - 碳构成的,但是这些材料之间的区别在于碳原子如何排列和键合在一起。石墨烯是仅一个原子厚的碳薄片,它们之间在水平方向上具有牢固的键合。石墨由彼此堆叠的石墨烯片组成,每片内部均具有牢固的键合,而薄弱的键则连接不同的片。在钻石中,碳原子在三个维度上的连接更为牢固,从而形成了非常坚硬的材料。

石墨烯制备的超薄金刚石膜可以增韧电子器件

△石墨烯

石墨烯制备的超薄金刚石膜可以增韧电子器件

△石墨

石墨烯制备的超薄金刚石膜可以增韧电子器件

△金刚石

当石墨烯层之间的键增强时,它可以成为2D形式的金刚石。问题是,这通常不容易做到。一种方法需要极高的压力,并且一旦除去该压力,材料就会恢复为石墨烯。其他研究已经在石墨烯中添加了氢原子,但这使控制键变得困难。

对于这项新研究,基础科学研究院(IBS)和蔚山国立科学技术研究院(UNIST)的研究人员用氢代替了氟。这个想法是通过将双层石墨烯暴露在氟中,将两层拉得更近,从而在它们之间形成更牢固的结合。

石墨烯制备的超薄金刚石膜可以增韧电子器件

△石墨烯(左)和F - 金刚石(右)之间的比较表明,各层之间的距离越来越近

该团队首先使用经过实践检验的化学气相沉积(CVD)方法在由铜和镍制成的基板上创建双层石墨烯。然后,他们将石墨烯暴露于二氟化氙蒸汽中。该混合物中的氟粘附在碳原子上,加强了石墨烯层之间的结合,并形成了超薄的氟化金刚石层,称为F-金刚烷。

新过程比其他方法简单得多,这应使其相对易于扩展。金刚石超薄片可以制造更坚固,更小和更灵活的电子组件,尤其是作为宽间隙半导体。

该研究的第一作者Pavel V. Bakharev说:“这种简单的氟化方法可在近室温和低压下工作,而无需使用等离子体或任何气体活化机制,因此降低了产生缺陷的可能性。”

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