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全球主要地区石墨烯行业发展情况分析

一、美国

美国国防部高级研究计划署(DARPA)2008年7月发布了碳电子射频应用项目(总资2 200万美元),主要开发超高速和超低能量应用的石墨烯基射频电路,即用石墨烯制造电脑芯片和晶体管。该项目的最终目标(2012年9月结题之前)是完成石墨烯晶体管的高性能(>10 000 cm2 Vs-1霍耳迁移率)、W波段(>90 GHz)低噪声放大器的实证研究,以及使200 mm晶圆的产量>90%,使它们具有成本效益。产业信息网发布的《2015-2020年中国石墨烯市场运营态势与投资前景预测报告》显示

美国国家科学基金会(NSF)2009年5月发布了石墨烯基材料超电容应用项目,主要研究内容包括:(1)开发石墨烯基电子材料,提高超级电容器性能,使其具有较高的能量和功率密度;(2)表征石墨烯基电子材料的形态、结构和性能特征;(3)加强对石墨烯基超级电容器中电化学双层和决定其性能因素的基本认识;(4)调查离子液体作为石墨烯基超级电容器电解液的相容性;(5)开发新型超级电容器电池组装工艺和电池测试方法。项目研发经费为63.4万美元,研究周期为2009年7月1日至2012年7月30日,由得州大学奥斯汀分校具体负责研究和实施。

美国俄亥俄州研究商业化资助项目(ORCGP)资助Nanotek Instruments公司约35万美元用于锂离子电池用纳米石墨烯复合电极的商业化生产。纳米石墨烯复合材料具有较大容量(>2000mAhg-1),是石墨实际容量的6~8倍。实验已经证明这种材料300多个充放电循环后,还能够保持其结构的完整性和良好性能。这种复合阳极材料可用于电动车等能源存储应用的锂离子电池,研究周期为2009年4月28日至2011年4月28日。

美国结构材料工业公司(SMI)2009年11月宣布,获得NSF的小型企业技术转移项目(STTR)一期资助,用于开发以石墨烯为基质的高灵敏度NOx探测器。其合作方为康奈尔大学、南卡罗来纳大学,分别提供石墨烯薄膜生长技术和气体探测器表征技术。

二、日本

日本学术振兴机构(JST)2007年就开始了对石墨烯硅材料/器件的技术开发项目的资助。该项目的负责机构为日本东北大学。该项目主要是开发“石墨烯硅”材料/工艺技术,并在此基础上开发先进的辅助开关器件(CGOS)和等离子共振赫兹器件(PRGOS)。这项研究将能实现电荷传输无时间、超高速、大规模集成的器件技术。

三、欧洲

欧盟FP7框架计划2008年1月发布了石墨烯基纳米电子器件项目。该项目为FP7的联合研究项目,主要研究“超越CMOS”(Beyond CMOS)领域的技术,参加机构包括德国AMO有限公司、意大利大学纳米电子研究组(IUNET)、英国剑桥大学半导体物理组(UCAM DPHYS)、法国原子能机构(CEA)的LETI和法国STMicroelectronics SAS、爱尔兰科克大学(University College Cork)的Tyndall纳米研究所等组成。项目经费为239万欧元,研究周期为2008年1月1日至2010年12月31日。

欧洲研究理事会(ERC)资助了石墨烯物理性能和应用研究项目。项目研究经费为177.5万欧元,研究周期为3年,负责机构为英国曼彻斯特大学物理与天文学院。该项目有三个主要方向:(1)重点研究石墨烯薄膜和独特的一维性能;(2)模拟无质量相对论粒子的石墨烯电荷载体;(3)石墨烯晶体管的应用研究。欧洲科学基金会(ESF)2008年12月发布了扩大石墨烯研究在科学和创新方面的影响力的基金申请项目,即欧洲石墨烯项目(EuroGRAPHENE),共有19个国家的20个基金资助机构参与该项目的资助。欧洲石墨烯项目是一个4年期的研究计划,需要欧洲范围内广泛而有深度的合作。该项目主要研究领域包括石墨烯物理性能、机械和电子-机械性能、化学修饰,以及寻找设计石墨烯电子特性的新方法和制备以石墨烯为基础的功能应用器件。

德国科学基金会(DFG)于2009年7月宣布开展石墨烯新兴前沿研究项目,项目时间跨度为6年。该项目的目标是提高对石墨烯性能的理解和操控,以建立新型的石墨烯基电子产品。基金资助领域主要包括:石墨烯基电子设备的制备;石墨烯电子、结构、机械、振动等性能表征与操控;石墨烯纳米结构制备和表征及性能操控;石墨烯与衬底材料、栅极材料相互作用的理解和控制;输运研究(如声子和电子传输、量子传输、弹道输运、自旋输运)、新型装置示范(如场效应器件、等离子器件、单电子晶体管)以及石墨烯的理论研究(如石墨烯电子和原子结构、电子声子运输、自旋、石墨烯机械和振动性能、纳米结构、器件模拟)等。

英国工程和自然科学研究委员会(EPSRC)资助了石墨烯基自旋器件模拟项目,项目承担机构为兰卡斯特大学,项目研究时间跨度为2010年1月1日至2012年12月31日,资助额度为4.9万英镑。EPSRC还资助了石墨烯基晶体管传输模拟项目,项目承担机构也为兰卡斯特大学,时间跨度为2007年10月23日至2010年8月22日,资助额度为19.8万英镑。

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