您好 欢迎来到中国超硬材料网  | 免费注册
手机资讯手机资讯
官方微信官方微信
郑州华晶金刚石股份有限公司

真黑钻来袭!长在金刚石上的石墨烯

关键词 黑钻 , 石墨烯 , 金刚石|2016-10-27 09:54:27|来源 DT高分子在线
摘要   我们见过的石墨烯大多都是长在铜基底,硅基底上,而长在金刚石上的石墨烯,你听过吗?真正的黑钻来袭!想一想是不是很激动!  如何在绝缘衬底上形成大面积高质量的石墨烯还是个难题。所以...
  我们见过的石墨烯大多都是长在铜基底,硅基底上,而长在金刚石上的石墨烯,你听过吗?真正的黑钻来袭!想一想是不是很激动!
  如何在绝缘衬底上形成大面积高质量的石墨烯还是个难题。所以,不论是探索制备石墨烯的新方法,还是寻找合适的生长石墨烯的基底材料,以便将石墨烯新奇的物理性质在室温下呈现出来,都是石墨烯基础研究与器件应用方面所亟待解决的问题。
  金刚石是集众多优异性能于一身的绝缘材料,如果石墨烯能够制备在金刚石衬底上,相比于其他衬底材料,有利于在室温下呈现出石墨烯特殊的机械,导热、电学和光学等性能,是一种构筑石墨烯新奇功能器件的理想结构。但到目前为止,关于在金刚石表面直接制备石墨烯的研究还很少报导。
  最近,中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)微加工实验室顾长志研究员及李无瑕、李俊杰等人与量子科学模拟中心徐力方研究员,中国人民大学徐靖副教授和美国伦斯勒理工学院张绳百教授合作,首先从材料设计入手,在理论上预言了金刚石(111)表面在B原子的诱导下可以实现金刚石结构向石墨烯结构的相转变,之后,实验验证了单晶金刚石(111)表面在B掺杂的条件下可以自组织形成高质量的石墨烯,并且层数可控。  
金刚石衬底上自组织生长石墨烯
  他们基于第一性原理的理论计算,模拟了不同硼掺杂浓度与位置对金刚石表面再构的影响,结果表明第五层的掺硼直接导致了由金刚石到石墨的结构相变,金刚石(111)面的第一个双层完全sp2化,转变为单层石墨,并且完全脱离下面的结构。这样形成的单层石墨烯,层内的C-C键长为1.45 Å,跟下面衬底的距离为3.30 Å。这与石墨层内的键长1.42 Å,以及石墨层间距3.35 Å都非常接近,说明存在金刚石-石墨烯的相转变。这种结构相变是由于第五层掺入的硼原子增强了表面的再构效应所导致。
  之后,他们采用CVD方法,在高温高压(HPHT)金刚石单晶的(111)表面上,通过硼掺杂和生长参数的调控,实现了石墨烯的自组织生长,所制备的石墨烯具有高质量、低缺陷、大面积和高迁移率等特点。而且可以通过改变生长条件,在金刚石衬底上制备出从单层到双层及多层的石墨烯,很好地验证了理论预言。这种金刚石衬底上的石墨烯材料,兼顾了金刚石和石墨烯的众多优异物理特性,为研制新奇功能的石墨烯器件奠定了基础。
金刚石上石墨烯的拉曼光谱

金刚石上石墨烯自组织生长的第一性原理计算
  该结果发表在APPLIED PHYSICS LETTERS上【109(2016)162105】。
  以上工作得到了国家自然科学基金委员会、科技部和中国科学院相关项目的资助。
  文章链接:http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/109/16/10.1063/1.4964710


  团队负责人介绍
  顾长志:男,1997年于吉林大学获凝聚态物理博士学位。1991-2001年在吉林大学超硬材料国家重点实验室工作,任教授。1997-1999年、2001年、2004年分别在德国夫琅和费(Fraunhofer)研究所、德国柏林自由大学物理系和日本国立材料研究所(NIMS)从事合作研究。现在中国科学院物理研究所微加工实验室工作,任研究员、博士生导师。
  主要研究方向:纳米材料与纳米器件的可控制备、新奇物理特性研究及在信息技术等领域的应用
  过去的主要工作及获得的成果:实现了以金刚石、碳纳米管和石墨烯为代表的碳基纳米材料的可控制备;发现了室温下碳基纳米材料随尺寸变化的新奇物理特性,如多壁碳纳米管中电子的多通道弹道输运特性,为在电子器件中的应用奠定了基础;基于金属纳米结构中磁畴壁的运动,构筑成功新型的低功耗磁逻辑电路。在Nature子刊、PRL、Nano Letters、JACS等国际著名学术杂志上发表论文200余篇,他人引用2000余次,获发明专利授权20余项,完成国家级鉴定验收成果7项。2000年获教育部“跨世纪人才”称号,2001年入选中科院“百人计划”,2006年获国务院“政府特殊津贴”,2007年获中国物理学会“胡刚复物理奖”,2008年获“国家杰出青年基金”。
  目前的研究课题及展望:正在进行的主要课题有:国家自然科学基金重大项目“介电衬底上高质量大面积石墨烯信息器件的构筑与特性研究”(首席科学家)以及重大研究计划项目“跨尺度纳米批量制造原理与方法”等。主要研究碳基纳米材料与结构的可控加工原理与方法,探索其室温下不同于体材料的新奇物理特性,并基于此构筑具有电、磁、光以及生物等特性的新型纳米器件与电路。
金刚石刀具网正式上线
  ① 凡本网注明"来源:中国超硬材料网"的所有作品,均为河南远发信息技术有限公司合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明"来源:中国超硬材料网"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
② 凡本网注明"来源:XXX(非中国超硬材料网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
③ 如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。
※ 联系电话:0371-67667020

延伸推荐

原来金刚石涂层刀具这么深奥

CVD金刚石涂层与非晶金刚石涂层的区别非晶金刚石(也称为类金刚石碳——译注)涂层是采用PVD工艺沉积的一种碳膜。它既具有一部分金刚石的SP3键,又具有一...

日期 2019-03-22   超硬新闻

“洛阳造”金刚石合成设备持续旺销

洛阳启明生产的六面顶压机项目档案■项目名称:洛阳启明超硬材料六面顶压机生产项目■项目简介:该项目位于新安县洛新产业集聚区,项目一期已经建成并投产,二期将...

日期 2019-03-22   超硬新闻

豫金刚石携B&R惊艳亮相 |首届中国珠宝创新大会

2019年3月18日首届中国珠宝行业创新大会在中国郑州召开豫金刚石(股票代码300064)作为新材料、新材料应用的提供及服务商,珠宝技术创新的先导者,由...

日期 2019-03-21   企业新闻

沃尔德CVD金刚石研究所正式成立!

此前,北京沃尔德金刚石工具股份有限公司(以下简称沃尔德)正式成立CVD金刚石材料研究所,并将其组织编制放在全资子公司廊坊西波尔钻石技术有限公司内。今后,...

日期 2019-03-19   企业新闻
高压制备n型导电金刚石领域取得重要进展

高压制备n型导电金刚石领域取得重要进展

近日,曲阜师范大学物理工程学院刘晓兵教授(实验)和陈欣教授(理论)研究团队在高压制备n型导电金刚石领域取得重要进展,部分相关成果发表在国际顶尖期刊《美国...

日期 2019-03-19   超硬新闻

金刚石膜之热应用浅谈(一)

一、引子碳元素家族一直是英杰辈出的家族:有各式各样的石墨,有焦炭、炭黑等无定型炭,有足球形的富勒烯(C60),还有最近一直火热的石墨烯。当然,还有晶莹剔...

日期 2019-03-18   超硬新闻

环形金刚石线锯的发展情况与应用领域

我国的环形金刚石线锯技术研究起步较晚,始于21世纪初,桂林国家特种矿物材料工程技术研究中心的科研人员参观了上海斯泰克陶瓷公司,考察了该公司使用的三台德国...

日期 2019-03-18   超硬新闻

中科院金属所国家千人团队招聘金刚石薄膜相关领域博士后...

联合研究部薄膜材料与界面PI方向招聘博士后中国科学院金属研究所联合研究部薄膜材料与界面PI方向因工作需要,现面向所内外公开招聘优秀博士后2名,合作导师:...

日期 2019-03-18   超硬新闻

豫金刚石携旗下培育钻石轻奢品牌波琳克琳受邀出席首届中...

2019年3月18日豫金刚石携旗下培育钻石轻奢品牌Brisa&Relucir波琳克琳受邀出席首届中国·珠宝创新大会届时Brisa&Relucir将作为全...

日期 2019-03-13   超硬新闻
鄂州金刚石工具行业二十六家企业亮相第十九届厦门国际石材展

鄂州金刚石工具行业二十六家企业亮相第十九届厦门国际石...

2019年3月6日-3月9日,第十九届厦门国际石材展在厦门国际会展中心如期拉开帷幕。56个国家和地区逾2000家参展企业,及海内外各路行业精英再次集结在...

日期 2019-03-12   超硬新闻
河南联合精密材料股份有限公司