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　　日(ri)前，中科院(yuan)金屬研究(jiu)(jiu)(jiu)所沈陽材料(liao)科學國家（聯合）實(shi)驗室先(xian)進炭(tan)材料(liao)研究(jiu)(jiu)(jiu)部石墨烯研究(jiu)(jiu)(jiu)組的最(zui)新研究(jiu)(jiu)(jiu)成果問世，相關論文于2月16日(ri)在《自然—通訊》在線發(fa)表。

　　晶界(jie)是在化學(xue)氣相沉積（CVD）方(fang)法制備的(de)(de)大面積石(shi)墨烯薄膜中普(pu)遍(bian)存在的(de)(de)缺陷。深入(ru)理解(jie)晶界(jie)對石(shi)墨烯的(de)(de)電(dian)學(xue)和熱學(xue)性(xing)質的(de)(de)影響對發展基(ji)于石(shi)墨烯的(de)(de)電(dian)子、光電(dian)和熱電(dian)器件具有重(zhong)要意義。

　　“盡管目前對(dui)于(yu)單個晶(jing)界對(dui)石墨(mo)烯(xi)性質影響(xiang)的研究較(jiao)多，但宏觀尺(chi)度上晶(jing)粒尺(chi)寸對(dui)石墨(mo)烯(xi)電(dian)學(xue)和(he)熱(re)學(xue)性質的影響(xiang)尚(shang)不清楚。其主要原因是基(ji)于(yu)傳(chuan)統(tong)的析出（鎳基(ji)體(ti)）或表(biao)面吸附生長(chang)（銅基(ji)體(ti)）機制的CVD生長(chang)方法無(wu)法在大范圍內調控石墨(mo)烯(xi)的晶(jing)粒尺(chi)寸，制備晶(jing)粒尺(chi)寸小于(yu)電(dian)子(zi)(zi)和(he)聲子(zi)(zi)平均自由程（約(yue)1微米）的小晶(jing)粒石墨(mo)烯(xi)尤為困難。”論文(wen)第一作(zuo)者(zhe)、金(jin)屬所博士生馬騰告訴《中國科學(xue)報》記者(zhe)。

　　石(shi)墨烯研究組采(cai)用(yong)溶碳量適中的金屬鉑片作為生長(chang)基體，發展出一(yi)種基于“析出—表面吸附生長(chang)”原(yuan)理的CVD方法，僅通過改(gai)變析出溫度便實(shi)現了對石(shi)墨烯形(xing)核密(mi)度的控制，制備出晶(jing)粒尺(chi)寸在(zai)~200 納(na)米(mi)到~1 微米(mi)范圍內均(jun)一(yi)可調(diao)且晶(jing)界完美(mei)拼合的高質量單層多晶(jing)石(shi)墨烯薄膜。

　　在此基礎上，研究組(zu)還獲得(de)了晶(jing)粒尺寸(cun)對多(duo)晶(jing)石(shi)墨烯的(de)(de)電(dian)導(dao)(dao)率(lv)(lv)和熱導(dao)(dao)率(lv)(lv)的(de)(de)影響(xiang)規律及(ji)晶(jing)界(jie)(jie)電(dian)阻(zu)率(lv)(lv)（~0.3 kW·μm）和晶(jing)界(jie)(jie)熱導(dao)(dao)（~3.8×109 Wm-2K-1），發現減小(xiao)晶(jing)粒尺寸(cun)可導(dao)(dao)致熱導(dao)(dao)率(lv)(lv)的(de)(de)顯著降低，但對電(dian)導(dao)(dao)率(lv)(lv)的(de)(de)影響(xiang)較(jiao)小(xiao)。

　　馬騰(teng)指出，根據該(gai)影響規(gui)律研究(jiu)組推算，當石墨烯(xi)(xi)的(de)(de)晶粒(li)尺寸(cun)從1毫米減(jian)小(xiao)到5納米時，其(qi)熱導(dao)率(lv)的(de)(de)衰減(jian)幅度可(ke)達300倍(bei)，而(er)電(dian)(dian)導(dao)率(lv)的(de)(de)衰減(jian)僅為10倍(bei)左(zuo)右，并且(qie)熱導(dao)率(lv)和(he)電(dian)(dian)導(dao)率(lv)隨晶粒(li)尺寸(cun)變化的(de)(de)變化率(lv)高于典(dian)型的(de)(de)半導(dao)體熱電(dian)(dian)材料。上述結果可(ke)為通過(guo)晶粒(li)尺寸(cun)工程調控(kong)石墨烯(xi)(xi)的(de)(de)電(dian)(dian)學(xue)和(he)熱學(xue)性質(zhi)，實現其(qi)在電(dian)(dian)子、光(guang)電(dian)(dian)和(he)熱電(dian)(dian)領域的(de)(de)應用提(ti)供有益的(de)(de)指導(dao)。