近期,，中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所信息功能材料國家重點實驗室SOI材料課題組在層數(shù)可控石墨烯薄膜制備方面取得新進展,。課題組設(shè)計了Ni/Cu體系，并利用離子注入技術(shù)引入碳源,，通過精確控制注入碳的劑量,，成功實現(xiàn)了對石墨烯層數(shù)的調(diào)控,。相關(guān)研究成果以Synthesis of Layer-Tunable Graphene：A Combined Kinetic Implantation and Thermal Ejection Approach 為題作為背封面(Back Cover)文章發(fā)表在Advanced FunctionalMaterials 2015年第24期。

　　石墨烯以其優(yōu)異的電學性能,、出眾的熱導率以及卓越的力學性能等被人們普遍認為是后硅CMOS時代延續(xù)摩爾定律的最有競爭力的電子材料,，擁有廣闊的應(yīng)用前景。然而,，針對特殊的應(yīng)用需求必須對石墨烯的層數(shù)進行精確控制,。上海微系統(tǒng)所SOI材料課題組圍繞石墨烯層數(shù)控制問題，結(jié)合Ni和Cu在CVD法中制備石 墨烯的特點,，利用兩種材料對碳溶解能力的不同,，設(shè)計了Ni/Cu體系(即在25 μm厚的Cu箔上電子束蒸發(fā)一層300 nm的Ni )，并利用半導體產(chǎn)業(yè)中成熟的離子注入技術(shù)將碳離子注入到Ni/Cu體系中的Ni層中,，通過控制注入碳離子的劑量(即4E15 atms/cm2劑量對應(yīng)單層石墨烯,，8E15 atoms/cm2劑量對應(yīng)雙層石墨烯)，經(jīng)退火后成功實現(xiàn)了單,、雙層石墨烯的制備,。

　　圖：AdvancedFunctional Materials 背封面(左)；研究論文的實驗過程及制備的單,、雙層石墨烯的各項性能表征(右)

　　與傳統(tǒng)的CVD制備石墨烯工藝相比,，離子注入技術(shù)具有低溫摻雜、精確的能量和劑量控制和高均勻性等優(yōu)點,，采用離子注入法制備石墨烯單雙層數(shù)僅受碳注入劑量的影響,，與氣體的體積比、襯底厚度以及生長溫度無關(guān),。此外,，離子注入技術(shù)與現(xiàn)代半導體技術(shù)相兼容，有助于實現(xiàn)石墨烯作為電子材料在半導體器件領(lǐng)域真正的應(yīng)用,。

　　該研究得到了國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體,、優(yōu)秀青年基金、中國科學院高遷移率材料創(chuàng)新研究團隊等相關(guān)研究計劃的支持,。

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