http://www.physorg.com/news160924908.html
May 7th, 2009
根據德州大學 Austin 分校的一個科學家與工程師團隊表示，利用銅進行大面積石墨烯（graphene，石墨薄片）的創造也許使基於石墨烯的新裝置製造成為可能，那符合半導體業界的大小要求、導致更快的電腦與電子裝置。
他們研究的標題是「Large-Area Synthesis of High-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils」，發表在今日 Science Express 上。
"石墨烯能導致使用更少電力的更快速電腦，也能導致其他種類的通訊裝置，例如非常高頻的裝置（無線電頻率的毫米波），" 教授以及物理化學家 Rod Ruoff 表示，這篇 Science 論文的通訊作者之一。"對影像顯示技術而言，石墨烯也許能當成光學上透明且能導電的薄膜使用，同時也能用於太陽能電池的發電。"
石墨烯，一層一個原子厚的碳原子，以六角形的「雞網（chickenwire）」排列方式彼此相連，在奈米電子學、超級電容、電池、複合材料、生化感應器與超敏感的壓力感應器等領域都大有可為。不過 Ruoff 表示，使用與半導體產業現有製程相容的方法在矽晶圓上合成石墨烯，是一種關鍵性需求。這麼做，可以讓奈米電子產品的電路透過半導體業界熟知的方式以極有效率方式製造。
石墨烯具有相當高的電子與電動遷移率，基於石墨烯的奈米電子裝置因而能以極高速度切換。此外，石墨烯置於基質（如矽晶圓）上是「平的」，因而能與半導體業界的晶圓加工方法相容。石墨烯卓越的物理特性也許能在奈米電化學系統中當作膜材料使用，成為一種敏感的壓力感應器以及化學、生物分子或細胞的偵測器。
該大學研究者，包括博士後研究 Xuesong Li 與來自 TI 的 Luigi Colombo，在銅箔上生長石墨烯，其面積僅受限於所用的熔爐。他們首度證明，平方公分的面積能完全為單層石墨烯所覆蓋，只有小範圍面積（小 5%）是雙層或三層薄片。該團隊接著創造雙閘極的場效應電晶體（FET），其上閘極透過非常薄的一層氧化鋁與石墨烯絕緣，藉此測量載子遷移率（carrier mobility）。該裝置證明其遷移率，電子裝置的一種關鍵度量，明顯高於矽，而且能與天然的石墨相比。
"我們使用一種甲烷與氫的混合物進行化學氣相沈積，在銅箔上生長石墨烯，" Ruoff 說。"碳在銅中的可溶性非常低，同時其在多晶銅基質上達到大結晶尺寸的能力，都是將它當成基質使用的誘人因素 -- 此外，半導體產業在矽晶圓上使用薄銅膜的經驗也相當豐富。藉由種種特徵化方法的使用，我們能夠推斷，在銅上生長證明非常有希望成為 30 公分（12吋）矽晶圓上高品質石墨烯的潛在路線。"
該大學的成果部份由德州、South West Academy for Nanoelectronics (SWAN)、DARPA CERA 中心所贊助。電子與電腦工程教授 Sanjay Banerjee，本論文共同作者，主持 SWAN 與該 DARPA 中心。
※ 相關報導：
＊ Large-Area Synthesis of High-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/1171245
Xuesong Li, Weiwei Cai, Jinho An, Seyoung Kim, Junghyo Nah,＊ 原子層沈積加速解決未來能源挑戰
Dongxing Yang, Richard Piner, Aruna Velamakanni, Inhwa Jung,
Emanuel Tutuc, Sanjay K. Banerjee, Luigi Colombo,
Rodney S. Ruoff
Science, Published Online May 7, 2009
doi: 10.1126/science.1171245
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