外延缓冲

近日，麻省理工学院Jeehwan Kim、伦斯勒理工学院石云峰、俄亥俄州立大学Jinwoo Hwang、圣路易斯华盛顿大学Sang-Hoon Bae等人发表了研究性论文，引入石墨烯纳米图案作为先进的异质整合平台，允许制备广泛类型的单晶膜材料（从非极性材料到极性材料，从窄带隙到宽带隙半导体材料），其缺陷大大减少。

远程外延有望用于晶格失配材料的合成、膜的剥离和昂贵衬底的再利用。然而，远程机制的明确实验证据仍然难以捉摸。替代机制如针孔籽晶外延或范德华外延通常可以解释所得薄膜。

总之，合成了 GDY/G 2D 异质结构并将其用于多个目标的电化学检测。与GDY相比，GDY/G表现出较低的电化学阻抗和较高的电化学活性表面积，有利于物质的扩散和电子的转移。制备的电极在实际样品分析中表现出令人满意的回收率和 RSD，包括废物和生物样品。柔性可穿戴的尿酸传感器也有望用于人体汗液中尿酸的检测。该研究表明，GDY/G 异质结构可用作强大的电化学传感平台，用于检测各种环境污染物和医学诊断。

2015 年，李悦文申请并主持了国创项目“石墨烯基 GaN 柔性 LED 技术”，并于 2016 年以优秀结题。其担任第一作者，相关论文也于 2017 年５月，以《石墨烯上生长 GaN 纳米线》为题发表在中文核心期刊《半导体技术》上。

研究团队在原子尺度上揭示了利用远程异质外延方法制备低应力、低位错密度薄膜的物理过程，在此基础上成功制备了高In组份黄光LED。本文为高质量功能材料薄膜的远程异质外延提供了策略参考，为先进电子器件和光电器件的性能提升创造了更好的平台。

该研究表明，通过石墨烯插入层控制AlN成核的密度和形貌，在初始生长过程中向外延系统内预存储较大的张应变，可成功实现对AlN/蓝宝石本征压应变的补偿，从而得到无应变的AlN薄膜。同时，以得到的高质量无应变AlN为模板，制备了具有优异光电性能的DUV-LED器件。这项工作揭示了AlN在大失配衬底上准范德华外延生长的内在机制，无疑为进一步推动氮化物基器件的高性能制造提供了重要启示。

该研究讨论了石墨烯调控的氮化镓远程外延机理，创新性地提出了远程轨道杂化的概念，探讨了GaN和衬底之间的界面关系和界面耦合特性，揭示了远程外延的物理和化学机理，为快速、大面积制备单晶GaN薄膜拓宽了思路。

有鉴于此，近日，日本NTT基础研究实验室Wang Shengnan等展示了具有高纯度莫尔相的六方氮化硼(hBN)/石墨烯双层的一锅化学气相沉积生长。石墨烯在氢封端hBN模板下的外延插层导致聚合层间角小于0.5°。与大于0.5°的角度相比，接近0°堆叠角度的可能性几乎高出2个数量级。由于受到顶部hBN层的保护，与单层石墨烯相比，双层石墨烯的载流子迁移率显著增强。本文的研究工作提出了一种具有高均匀性和可控层间旋转的hBN/石墨烯双层的大面积制备方法，有望推动高质量vdW异质结的生产发展。

本文基于石墨烯/SiC衬底实现了应力弛豫GaN薄膜的外延生长，揭示了石墨烯上GaN的外延机理，为石墨烯上外延生长氮化物研究提供了帮助。该工作中石墨烯的插入显著地降低了GaN薄膜中的残余应力，有效提高了其上InGaN/GaN量子阱中的In组分，有助于发展高性能长波长的氮化物光电器件。

石墨烯独特的结构蕴含了丰富而新奇的物理，不仅为基础科学提供了重要的研究平台，同时在电子、光电子、柔性器件等诸多领域显现出广阔的应用前景。为了充分发挥石墨烯的优异性质并实现其工业生产与应用，必须找到合适的材料制备方法，使所制备的石墨烯可以同时满足大面积、高质量并与现有的硅工艺兼容等条件。到目前为止，大面积、高质量石墨烯单晶通常都是在过渡金属表面外延生长而获得的，但是，后续复杂的转移过程通常会引起石墨烯质量的退化和界面的污染，从而阻碍了石墨烯在电子器件方面的应用。