日前，中科院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家（聯(lián)合）�(shí)�(yàn)室先�(jìn)炭材料研究部石墨烯研究組的最新研究成果問世，相關(guān)論文�2�16日在《自�—通訊》在線發(fā)表�
晶界是在化學(xué)氣相沉積（CVD）方法制備的大面積石墨烯薄膜中普遍存在的缺陷。深入理解晶界對石墨烯的電學(xué)和熱�(xué)性質(zhì)的影響對�(fā)展基于石墨烯的電子、光電和熱電器件具有重要意義�
“盡管目前對于單�(gè)晶界對石墨烯性質(zhì)影響的研究較多，但宏觀尺度上晶粒尺寸對石墨烯電�(xué)和熱�(xué)性質(zhì)的影響尚不清楚。其主要原因是基于傳�(tǒng)的析出（鎳基體）或表面吸附生長（銅基體）�(jī)制的CVD生長方法無法在大范圍�(nèi)�(diào)控石墨烯的晶粒尺寸，制備晶粒尺寸小于電子和聲子平均自由程（約1微米）的小晶粒石墨烯尤為困難�”論文第一作者、金屬所博士生馬騰告訴《中國科�(xué)�(bào)》記者�
石墨烯研究組采用溶碳量適中的金屬鉑片作為生長基體，發(fā)展出一種基�“析出—表面吸附生長”原理的CVD方法，僅通過改變析出溫度便實(shí)�(xiàn)了對石墨烯形核密度的控制，制備出晶粒尺寸在~200 納米到~1 微米范圍�(nèi)均一可調(diào)且晶界完美拼合的高質(zhì)量單層多晶石墨烯薄膜�
在此基礎(chǔ)上，研究組還獲得了晶粒尺寸對多晶石墨烯的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率的影響�(guī)律及晶界電阻率（~0.3 kW·μm）和晶界熱導(dǎo)（~3.8×109 Wm-2K-1），�(fā)�(xiàn)減小晶粒尺寸可導(dǎo)致熱�(dǎo)率的顯著降低，但對電�(dǎo)率的影響較小�
馬騰指出，根�(jù)該影響規(guī)律研究組推算，當(dāng)石墨烯的晶粒尺寸�1毫米減小�5納米�(shí)，其熱導(dǎo)率的衰減幅度可達(dá)300倍，而電�(dǎo)率的衰減僅為10倍左右，并且熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率隨晶粒尺寸變化的變化率高于典型的半�(dǎo)體熱電材料。上述結(jié)果可為通過晶粒尺寸工程�(diào)控石墨烯的電�(xué)和熱�(xué)性質(zhì)，實(shí)�(xiàn)其在電子、光電和熱電�(lǐng)域的�(yīng)用提供有益的指導(dǎo)�
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