科學(xué)家找到無需高壓就能用石墨烯制出超薄金剛石膜的辦法

發(fā)布：cyqdesign 2019-12-10 16:22 閱讀：1946

據(jù)外媒報道，雖然石墨烯只有一個原子那么厚，但它的強(qiáng)度想必大家都有所耳聞，不過怎樣有沒有什么辦法讓變得更強(qiáng)呢？--把它變成一片片金剛石。韓國的研究人員現(xiàn)在就已經(jīng)開發(fā)出一種可以將石墨烯轉(zhuǎn)化為最薄金剛石薄膜的辦法且無需使用高壓。

石墨烯、石墨和金剛石都是由同樣的材料--碳--制成，但這些材料的區(qū)別在于碳原子的排列和結(jié)合方式。石墨烯是一層只有一個原子厚度的碳層，它們之間有很強(qiáng)的水平鍵。石墨是由一層一層堆疊起來的石墨烯片構(gòu)成，每一層內(nèi)部都有強(qiáng)鍵，不同的層則由弱鍵連接。在金剛石中，碳原子在三維空間中緊密相連進(jìn)而形成了一種讓人難以置信的堅硬材料。

當(dāng)石墨烯層間的鍵合被加強(qiáng)時，它就會變成一種2D形式的金剛石，被稱為diamane。問題是通常情況下很那做到。其中一種方法需要極高的壓力，一旦壓力消失，材料就會還原成石墨烯。其他研究則需要在石墨烯中加入氫原子，但這會讓對鍵的控制變得困難。

在這項新研究中，基礎(chǔ)科學(xué)研究所(IBS)和Ulsan國家科學(xué)技術(shù)研究所(UNIST)的研究人員將氫換成了氟。他們的想法是通過將雙層石墨烯暴露在氟原子中，通過這種方式使得兩層石墨烯更緊密地結(jié)合在一起從而形成更強(qiáng)的化學(xué)鍵。

研究小組首先利用了化學(xué)氣相沉積(CVD)的可靠方法在銅和鎳基板上制備雙層石墨烯。然后他們將石墨烯暴露在二氟化氙的蒸汽中。此時，混合物中的氟原子會粘附在碳原子上，從而起到加強(qiáng)石墨烯層之間鍵合、形成一層超薄氟化金剛石即F-diamane的作用。

新流程比以往其他流程要簡單得多，這應(yīng)該會讓其相對容易擴(kuò)展。超薄金剛石則可以制成更堅固、更小、更靈活的電子元件尤其是作為寬間隙半導(dǎo)體。

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