眾所周知，石墨烯是單層的二維碳原子結(jié)構(gòu)。石墨烯哪家好，單層的石墨烯性能，用途。然而，在某些應(yīng)用研發(fā)方面，單層的石墨烯卻并不能要求。特定層數(shù)的石墨烯成為有關(guān)研究人員的追求目標(biāo)。因此，石墨烯層數(shù)控制早已經(jīng)成為一項熱門研究。然而對這一目標(biāo)的研究卻鮮有進展。近期，上海微系統(tǒng)與信息研究所信息功能材料重點實驗室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，并利用離子注入引入碳源，通過控制注入碳的劑量，成功實現(xiàn)了對石墨烯層數(shù)的調(diào)控。石墨烯纖維
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3 nm的Ni )，并利用半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中成熟的離子注入將碳離子注入到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。
離子注入是指把摻雜劑的原子引入固體中的一種材料改性方法。簡單地說，離子注入的過程，就是在真空系統(tǒng)中，用經(jīng)過加速的，要摻雜的原子的離子照射（注入）固體材料，從而在所選擇的區(qū)域形成一個具有性質(zhì)的表面層（注入層）。與傳統(tǒng)的CVD制備石墨烯工藝相比，離子注入具有低溫?fù)诫s、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)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，離子注入與現(xiàn)代半導(dǎo)體相兼容，有助于實現(xiàn)石墨烯作為電子材料在半導(dǎo)體器件領(lǐng)域真正的應(yīng)用。