北京大学

北京大学刘忠范教授、苏州大学孙靖宇、Lizhen Huang、国家纳米科学中心高腾以及中国石油大学(华东) Wen Zhao等使用界面解耦化学气相沉积策略演示了在Si晶圆上无金属催化剂的准悬浮石墨烯生长。

利用离子束辐照成功制备了高品质石墨烯亚纳米孔，进一步设计并制备了一个多功能石墨烯异质纳米通道，由石墨烯亚纳米孔与锥形聚对苯二甲酸乙二醇酯纳米通道构成。

北京大学化学与分子工程学院彭海琳课题组与国防科技大学秦石乔、朱梦剑课题组合作，设计了一种梯度表面能调控（gradient surface energy modulation）的复合型转移媒介，可控调节转移过程中的表界面能，保证了晶圆级超平整石墨烯向目标衬底（SiO2/Si、蓝宝石）的干法贴合与无损释放，得到了晶圆级无损、洁净、少掺杂均匀的超平整石墨烯薄膜，展示了均匀的高迁移率器件输运性质，观测到室温量子霍尔效应及分数量子霍尔效应，并构筑了4英寸晶圆级石墨烯热电子发光阵列器件，在近红外波段表现出显著的辐射热效应。该转移方法具有普适性，也适用于其它晶圆级二维材料（如氮化硼）的转移。

通过设计转移媒介的分子结构，在传统的转移媒介聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate, PMMA）加入含羟基易挥发小分子，确保了石墨烯与目标功能衬底之间的共形接触，进而通过机械剥离方法实现了转移介质与石墨烯的分离，得到了洁净、完整的石墨烯表面，实现了大面积石墨烯薄膜无损洁净转移。

氧化石墨烯片层主要由分离的石墨微域（2.5~5.6 nm）构成，这些微域是其结合芳香分子的位点。石墨微域周围环绕着羟基、环氧基等大量含氧官能团，在水溶液中极易发生水合，使石墨微域的有效尺寸降至略大于一个苯环。这与苯、单取代苯等小尺寸芳香烃的分子尺寸高度匹配，因此氧化石墨烯可高效结合小分子芳香烃。另一方面，由于位阻效应的存在，氧化石墨烯的石墨微域难以与多环或者多取代苯等大分子芳香烃发生作用，最终表现出对小分子芳香烃的高选择性。此外，该研究还发现芳香分子极性官能团与氧化石墨烯含氧官能团的相互作用可一定程度上缓解上述位阻效应，即在分子尺寸相当的情况下，氧化石墨烯优先结合极性芳香分子。

本研究构建了一种碳纤维纸-铜箔交替放置的叠层结构，以用于石墨烯薄膜的快速批量制备。碳纤维纸具有轻薄多孔的特性，其作为间隔层，不仅可以防止相邻铜箔间的粘连，还可作为前驱体传质的天然通道，进而有效提升石墨烯的生长速度。

石墨烯和其他二维(2D)材料在各种基底上的可用性形成了大面积应用的基础，例如石墨烯与硅基技术的集成，这需要石墨烯在硅上具有优异的载流子迁移率。然而，2D材料仅通过化学气相沉积方法在有限的原型衬底上产生。可靠的生长后转移技术不会产生裂纹、污染和褶皱，对于将2D材料层叠到任意基底上至关重要。