石墨烯是具有獨(dú)特的二維蜂窩狀晶體結(jié)構(gòu)的新型納米碳材料，其電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和力學(xué)等性能非常優(yōu)異，在高端電子和光電子器件、能源轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)、復(fù)合材料等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。“制備決定未來”，石墨烯的化學(xué)氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，CVD）制備方法自2009年被發(fā)明以來，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，是目前低成本制備大面積高品質(zhì)石墨烯薄膜的最有效方法，具有良好的可控性和可放大性。

    然而，CVD石墨烯薄膜在制備的過程中會(huì)產(chǎn)生缺陷、晶界和褶皺，制備和轉(zhuǎn)移的過程也會(huì)造成表面污染與破損，因此限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。尤其是，作為新一代高性能碳基電子器件的核心材料，石墨烯的能帶結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)與其層數(shù)、堆積方式、疇區(qū)尺寸、缺陷濃度和摻雜類型密切相關(guān)，而這些因素的精確控制是石墨烯制備的難點(diǎn)。

    近十年來，北京大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院劉忠范院士課題組和彭海琳教授課題組在石墨烯的化學(xué)氣相沉積制備和應(yīng)用領(lǐng)域取得一系列重要進(jìn)展。針對(duì)高品質(zhì)石墨烯薄膜的CVD制備與具體應(yīng)用，課題組建立和發(fā)展了石墨烯單晶和薄膜的結(jié)構(gòu)精確調(diào)控的多種CVD生長(zhǎng)方法，并率先實(shí)現(xiàn)了4英寸無褶皺石墨烯單晶晶圓、大面積石墨烯薄膜的連續(xù)批量制備和綠色無損轉(zhuǎn)移，研制了超級(jí)石墨烯玻璃、旋轉(zhuǎn)雙層石墨烯光電器件和單晶石墨烯PN結(jié)光電探測(cè)器件。上述一系列創(chuàng)新性研究成果解決了高品質(zhì)石墨烯薄膜材料難以低成本、批量制備的瓶頸問題，建立了具有核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高品質(zhì)石墨烯薄膜的穩(wěn)定生產(chǎn)工藝，初步實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量石墨烯薄膜的可批量制備，進(jìn)而為高品質(zhì)石墨烯薄膜的高端應(yīng)用指明方向，將促使石墨烯產(chǎn)業(yè)的良性可持續(xù)發(fā)展。

    最近，劉忠范課題組和彭海琳課題組應(yīng)邀在國(guó)際化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威綜述刊物Chemical Reviews上發(fā)表題為“化學(xué)氣相沉積制備石墨烯——理想與現(xiàn)實(shí)”的綜述文章（Bridging the Gap between Reality and Ideal in Chemical Vapor Deposition Growth of Graphene. Li Lin, Bing Deng, Jinyu Sun, Hailin Peng*, Zhongfan Liu*, Chem. Rev. 2018, 118, 9281?9343）。

    這也是自CVD石墨烯制備方法提出近十年來，綜述期刊Chemical Reviews首次刊登石墨烯薄膜的化學(xué)氣相沉積制備方面的綜述文章。該文主要介紹碳材料的成鍵和制備歷史、CVD法制備石墨烯的熱力學(xué)過程與生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)機(jī)制，討論了生長(zhǎng)條件對(duì)石墨烯疇區(qū)尺寸、形貌、缺陷、生長(zhǎng)速度、層數(shù)和質(zhì)量的影響，并對(duì)高質(zhì)量石墨烯材料的制備方法進(jìn)行總結(jié)，展望了未來制備高質(zhì)量石墨烯薄膜的研究方向。

    此外，課題組還應(yīng)邀在Advanced Materials上撰寫了題為“走向CVD石墨烯薄膜的規(guī)模制備”的綜述文章（Toward Mass Production of CVD Graphene Films. Bing Deng, Zhongfan Liu*, Hailin Peng*. Adv. Mater. 2018, 30, 1800996），集中闡述了基于CVD方法的石墨烯薄膜規(guī)模制備的研究現(xiàn)狀與未來發(fā)展方向。該綜述首先介紹了CVD方法制備石墨烯的基本原理，然后詳細(xì)分析了控制石墨烯質(zhì)量的工程原理，包括制程、制備設(shè)備以及關(guān)鍵工藝參數(shù)等，最后討論了石墨烯薄膜的大面積均一性和快速表征方法，該文指出石墨烯規(guī)模化生產(chǎn)所面臨的挑戰(zhàn)，對(duì)石墨烯薄膜材料面向工業(yè)規(guī)模的制備具有一定的指導(dǎo)借鑒意義。

    以上兩篇綜述文章的第一作者分別為林立博士和博士生鄧兵，通訊作者為劉忠范和彭海琳。該系列工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部國(guó)家重點(diǎn)研究計(jì)劃、北京市科委項(xiàng)目的支持。

    圖1. CVD法制備石墨烯示意圖

    石墨烯生長(zhǎng)的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)過程

    2.1 石墨烯 CVD 生長(zhǎng)的一般過程

    CVD 法制備石墨烯，主要是利用碳源在一定溫度或外場(chǎng)下發(fā)生化學(xué)分解并在基底表面沉積來實(shí)現(xiàn)。CVD 反應(yīng)系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成：氣體輸送系統(tǒng)，反應(yīng)腔體和排氣系統(tǒng)。CVD反應(yīng)過程主要由升溫、基底熱處理、石墨烯生長(zhǎng)和冷卻四部分構(gòu)成。氣體輸入系統(tǒng)一般由氣體流量計(jì)控制，反應(yīng)腔是碳源前驅(qū)體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并在反應(yīng)基底沉積得到石墨烯的區(qū)域，排氣系統(tǒng)用于將反應(yīng)后的氣體排出。其中碳源前驅(qū)體可以是氣態(tài)烴類（如甲烷、乙烯、乙炔等），液態(tài)碳源（如乙醇、苯、甲苯等），或固態(tài)碳源（如聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、無定形碳等）。反應(yīng)基底一般分為兩大類：銅、鎳、鉑等金屬基底和氧化硅、氮化硅、玻璃等非金屬基底。外界條件控制主要包括溫度、壓強(qiáng)、氣體的流速和種類、等離子化、加熱方式等。

    圖2. CVD法制備石墨烯演示圖

    2.2 石墨烯生長(zhǎng)的化學(xué)熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)

    薄膜生長(zhǎng)的反應(yīng)是活性反應(yīng)物種在基底表面相互作用的過程。從化學(xué)熱力學(xué)角度來看，石墨烯在各種基底表面的生長(zhǎng)過程主要分為三個(gè)步驟：含碳前驅(qū)體在基底表面的催化分解、石墨烯成核和生長(zhǎng)過程，晶疇之間相互拼接連續(xù)成膜過程。

    襯底的選擇對(duì)于石墨烯的生長(zhǎng)來說尤其重要。由于金屬基底比非金屬基底具有更高的催化活性，在CVD生長(zhǎng)高品質(zhì)石墨烯中，普遍采用金屬基底作為生長(zhǎng)催化劑。不同金屬基底有著不同的熔點(diǎn)、溶碳量和催化活性等特性，顯著影響著石墨烯的生長(zhǎng)條件和生長(zhǎng)機(jī)制。金屬Cu是目前生長(zhǎng)石墨烯最理想的催化基底。在Cu表面生長(zhǎng)單層石墨烯的過程主要包括（碳源前驅(qū)體以甲烷為例：（1）CH4在Cu表面的吸附與催化分解形成活性C碎片（CHx, x=0-3） （2）活性C碎片的表面遷移 （3）活性C碎片形成穩(wěn)定石墨烯核 （4）石墨烯核的長(zhǎng)大，進(jìn)而疇區(qū)拼接成連續(xù)薄膜。

    圖3. 石墨烯在金屬表面的生長(zhǎng)示意圖

    在制備高質(zhì)量石墨烯的過程中，往往需要引入氫氣來促進(jìn)碳源裂解，提高石墨烯的均勻性和質(zhì)量。此外，氫氣對(duì)于已經(jīng)生成的石墨烯會(huì)有刻蝕石墨烯邊界及其內(nèi)部缺陷的效應(yīng)，從而影響石墨烯的晶疇尺寸與形貌。因此，氫氣對(duì)石墨烯的生長(zhǎng)和刻蝕二者之間是一個(gè)平衡過程。石墨烯制備過程中有時(shí)采用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的氬氣作為載氣來調(diào)控碳源的濃度和體系壓強(qiáng)。

    圖4. a.甲烷在銅基底的脫氫裂解過程 b. Ar/H2比例對(duì)石墨烯單晶邊界的調(diào)控 c-g.不同H2分壓下石墨烯晶疇尺寸形貌的調(diào)控此外，通過綜合調(diào)節(jié)碳源（種類、含量）、生長(zhǎng)襯底（種類、粗糙度、晶疇取向、純度）和外界環(huán)境（氣體成分、壓強(qiáng)、溫度），可以實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨烯疇區(qū)尺寸、形貌、缺陷、層數(shù)和質(zhì)量的控制。

    石墨烯在金屬基底的生長(zhǎng)3.1 石墨烯生長(zhǎng)機(jī)制研究不同金屬襯底有著不同的熔點(diǎn)、溶碳量和催化活性等特性，顯著影響著石墨烯的生長(zhǎng)條件和生長(zhǎng)機(jī)制，從而導(dǎo)致石墨烯質(zhì)量和均勻性的差異。Ruoff等[1]采用碳同位素標(biāo)記（12C和 13C）來追蹤石墨烯的生長(zhǎng)過程，從而揭示了石墨烯在不同基底的生長(zhǎng)機(jī)制：研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用高溶碳量的金屬（代表金屬為 Ni）作為生長(zhǎng)襯底時(shí)，經(jīng)碳源高溫裂解產(chǎn)生的碳原子會(huì)滲入到體相并擴(kuò)散，降溫時(shí)溶解的碳由于過飽和而在金屬表面偏析形成石墨烯，即偏析生長(zhǎng)機(jī)制。由于碳析出量很大程度上取決于溶解的碳濃度和降溫速率，金屬晶界處往往生成的石墨烯較厚，因此生長(zhǎng)的石墨烯以多層為主，層數(shù)不均勻且可控性較差。

    圖5. 金屬-C相圖與石墨烯在金屬表面生長(zhǎng)機(jī)制示意圖

    反之，當(dāng)使用低溶碳量的金屬（代表金屬為Cu）時(shí)，高溫裂解產(chǎn)生的碳原子僅能吸附在金屬表面，進(jìn)而在表面遷移，成核并生長(zhǎng)得到石墨烯薄膜。石墨烯在銅表面遵循表面催化機(jī)制，這種方式得到的石墨烯以單層為主，當(dāng)?shù)谝粚邮└采w金屬表面時(shí)，金屬難以繼續(xù)催化裂解碳源，很難再繼續(xù)生長(zhǎng)第二層，這就是Cu基底特有的自限制行為。

    圖6. 石墨烯在Cu表面的SEM照片、Raman表征結(jié)果與光學(xué)顯微鏡照片

    3.2 石墨烯層數(shù)與堆垛方式的控制

    對(duì)于AB堆垛雙層石墨烯（兩層石墨烯間層的扭轉(zhuǎn)角為零），頂層碳原子垂直于底層六元環(huán)的中心，這是一種最穩(wěn)定的雙層石墨烯結(jié)構(gòu)。AB堆垛雙層石墨烯能帶是類拋物線結(jié)構(gòu)。根據(jù)AB堆垛雙層石墨烯獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，當(dāng)在其垂直方向上加上偏壓后，石墨烯的帶隙可以被打開，且其帶隙大小可以進(jìn)行有效地調(diào)節(jié)。

    圖7. AB堆垛雙層石墨烯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

    針對(duì)雙層石墨烯的可控制備，2014 年，Kaustav等[2]提出在銅鎳合金薄膜上制備雙層石墨烯的方法，利用碳原子在銅鎳合金中較高的溶解度，基于碳原子在銅鎳合金中偏析生長(zhǎng)機(jī)制獲得大面積雙層石墨烯薄膜。然而，這種方法所制備的雙層石墨烯薄膜均一性仍難以保證，雙層堆垛的扭轉(zhuǎn)角度難以控制，從而影響其電學(xué)輸運(yùn)性能。為了制備雙層石墨烯，必須打破Cu基底“自限制”生長(zhǎng)過程，提供額外的碳源供給用于第二層石墨烯生長(zhǎng)。劉忠范和彭海琳課題組[3]將新鮮的銅箔置于已經(jīng)滿層覆蓋銅箔的石墨烯上游，利用新鮮的銅箔持續(xù)催化裂解碳源，提供額外的碳源供給用于下游的第二層石墨烯的生長(zhǎng)，進(jìn)而獲得了高覆蓋率的雙層石墨烯。

    圖8. 雙層石墨烯的制備方法

    Ruoff[5]等在氧預(yù)處理的銅箔信封外表面上成功獲得晶疇尺寸達(dá)到500μm的80% AB堆垛雙層石墨烯晶疇，并深入分析了AB堆垛石墨烯生長(zhǎng)機(jī)制。

    圖9. 雙層石墨烯的制備方法

    石墨烯單晶的生長(zhǎng)和調(diào)控

    4.1 多晶石墨烯的晶界研究

    通常一個(gè)連續(xù)石墨烯薄膜是由很多小尺寸的石墨烯單晶晶疇相互連接形成的。由于石墨烯單晶具有不同的晶格取向，晶向不一致的晶疇相互拼接就會(huì)出現(xiàn)疇區(qū)晶界，晶界的存在會(huì)極大地影響石墨烯的電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)等性質(zhì)。任文才課題組等[6]發(fā)展了以 Pt 作為生長(zhǎng)襯底制備出疇區(qū)尺寸均一可調(diào)的單層多晶石墨烯薄膜。在此基礎(chǔ)上，深入系統(tǒng)地研究了晶界密度對(duì)石墨烯電學(xué)和熱學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)石墨烯的熱導(dǎo)率與電導(dǎo)率隨疇區(qū)尺寸的減小，即晶界密度的增加，顯著降低。研究還發(fā)現(xiàn)，相比于經(jīng)典的半導(dǎo)體熱電材料，隨著晶疇尺寸的減小，石墨烯的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率均衰減地更快。此外，根據(jù)深入的研究，石墨烯的晶界會(huì)對(duì)載流子造成散射作用，而正是這一散射作用是造成石墨烯電學(xué)性能降低的重要因素。因此，對(duì)于石墨烯制備來說，增加其疇區(qū)尺寸，減小晶界的數(shù)量，對(duì)石墨烯薄膜的電學(xué)性能的提高有重要的價(jià)值。

    圖10. 多晶石墨烯的基本性質(zhì)

a-b.多晶石墨烯AFM納米壓痕失效強(qiáng)度測(cè)試。

    c.多晶石墨烯薄膜的結(jié)構(gòu)表征。

    d-f.不同晶疇尺寸拼成的石墨烯薄膜的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)性能。

    4.2 大單晶石墨烯的制備

    石墨烯中的晶疇與晶界分布是影響其性質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。因此，擴(kuò)大晶疇的尺寸和控制晶疇的晶向一致并實(shí)現(xiàn)無縫拼接是增加單晶面積，減少晶界的關(guān)鍵要素。因此，在生長(zhǎng)過程中控制石墨烯晶界的形成是極其重要的問題。CVD 生長(zhǎng)的工藝對(duì)石墨烯的成核密度有重要影響，Ruoff等[7]通過減小碳源氣體的分壓、增加石墨烯生長(zhǎng)溫度等方式達(dá)到降低石墨烯成核密度，增大石墨烯單晶疇區(qū)尺寸的目的。由于減小碳源氣體分壓會(huì)導(dǎo)致石墨烯的生長(zhǎng)速度減小，甚至生長(zhǎng)中途停止，無法得到連續(xù)的石墨烯薄膜。為了解決這一問題，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種兩步生長(zhǎng)法。第一步，使用盡量高的生長(zhǎng)溫度，低的甲烷氣體分壓進(jìn)行生長(zhǎng)，得到較低成核密度，然后提高第二步生長(zhǎng)的甲烷氣體分壓，進(jìn)而提高生長(zhǎng)速度，得到大晶疇尺寸的石墨烯薄膜。

    同時(shí)，Cu表面的平整度對(duì)石墨烯成核也有巨大影響，由于金屬襯底表面的晶界、微顆粒等表面缺陷的存在，這些缺陷具有較高的表面能，相比于平整的區(qū)域更容易吸附催化分解的活性碳物種，局部活性碳物種濃度較高，容易達(dá)到石墨烯成核的臨界濃度，表面缺陷區(qū)域的成核幾率就會(huì)增加。所以減小成核密度需要提高Cu表面的平整度，降低Cu表面的缺陷密度。提高Cu表面的平整度的方法有很多，如機(jī)械、化學(xué)拋光，高溫退火等，也可以通過氧氣或三聚氰胺預(yù)處理，鈍化金屬襯底表面的催化活性中心，降低其催化裂解碳源的能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨烯成核密度的控制。

    圖11. 高溫退火處理的銅基底生長(zhǎng)單晶石墨烯

    例如， 段鑲峰課題組[8]通過將銅箔在非還原氣氛中退火，在銅表面獲得了惰性Cu2O層，進(jìn)而有效鈍化了Cu表面的催化活性中心，制備了尺寸達(dá)5 mm的六邊形單晶石墨烯。Ruoff等利用氧氣預(yù)處理的方法，通過控制氧氣的處理時(shí)間和碳源供給，實(shí)現(xiàn)了厘米級(jí)石墨烯單晶的制備。氧不僅可以通過鈍化銅表面活性位點(diǎn)而降低石墨烯的成核幾率和密度，更重要的是，襯底表面氧的存在可以加速石墨烯的生長(zhǎng)，并改變石墨烯的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)行為。

    圖12. 氧氣預(yù)處理銅基底生長(zhǎng)單晶石墨烯

    于此同時(shí)，Ruoff等[9]通過將Cu箔堆疊或卷曲起來，構(gòu)筑Cu“信封”結(jié)構(gòu)，減小了低壓條件下表面Cu原子的蒸發(fā)，在Cu“信封”結(jié)構(gòu)內(nèi)部得到了一個(gè)比較平整的表面，進(jìn)而減少了石墨烯成核活性中心，成功制備出了毫米級(jí)別的石墨烯單晶。Gu等[10]提出了利用液態(tài)Cu再固化生長(zhǎng)大疇區(qū)石墨烯的概念，他們通過將襯底退火溫度提高到Cu的熔點(diǎn)以上從而使得Cu液化，在該狀態(tài)下Cu的晶界會(huì)完全消失，然后降溫至生長(zhǎng)溫度，使液化的Cu重新固化，重新固化的Cu表面缺陷明顯降低，因此能夠在其表面生長(zhǎng)得到尺寸均一的接近毫米級(jí)別的六邊形石墨烯晶疇。

    圖13. 堆疊銅箔和液化-再固化銅基底生長(zhǎng)單晶石墨烯

    此外，研究人員還通過控制石墨烯的單疇取向，同一取向無縫拼接的方式將單晶石墨烯的尺寸帶入晶圓時(shí)代。石墨烯在特殊單晶基底上生長(zhǎng)，由于襯底和石墨烯的相互作用力，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)石墨烯的晶格取向的控制，進(jìn)而使拼接后的石墨烯薄膜只有一個(gè)晶面取向。該方法不需要嚴(yán)格控制石墨烯的成核密度，因此能夠以較快的速度生長(zhǎng)。這種方法主要依賴于制備超高質(zhì)量的單晶生長(zhǎng)基底。例如，Lee等[11]采用氫化的單晶Ge（110）晶面作為生長(zhǎng)基底，觀察了石墨烯晶疇在拼接之后的原子像，發(fā)現(xiàn)取向一致的石墨烯疇區(qū)在拼接時(shí)不會(huì)產(chǎn)生晶界，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的晶圓級(jí)單晶石墨烯薄膜的制備。

    圖14. 外延生長(zhǎng)單晶石墨烯薄膜晶圓

    石墨烯轉(zhuǎn)移過程的污染

    由于高品質(zhì)的石墨烯往往在金屬襯底上得到，從工程應(yīng)用的角度來看，石墨烯轉(zhuǎn)移技術(shù)和制備方法具有同等重要的地位，是實(shí)現(xiàn)石墨烯在透明導(dǎo)電膜和有機(jī)發(fā)光二極管領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用的核心技術(shù)之一。目前石墨烯的轉(zhuǎn)移方法可分為高聚物輔助轉(zhuǎn)移和無膠轉(zhuǎn)移。

    圖15. 基底刻蝕法轉(zhuǎn)移石墨烯及表面污染

    高聚物輔助轉(zhuǎn)移是最早被采用轉(zhuǎn)移石墨烯的方法。工藝流程主要包括：在石墨烯表面旋涂一層轉(zhuǎn)移介質(zhì)，通常為 PMMA，聚二甲基硅氧烷（PDMS）等；將覆蓋有轉(zhuǎn)移介質(zhì)和石墨烯的金屬基底放置于金屬刻蝕劑中，待金屬被完全刻蝕后，轉(zhuǎn)移介質(zhì)和石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)漂浮在刻蝕液的表面上；隨后將其取出并清洗干凈，再轉(zhuǎn)移到新的目標(biāo)基底上；最后，用合適的溶劑溶解或其他處理方式將轉(zhuǎn)移介質(zhì)去掉，石墨烯便最終轉(zhuǎn)移到新的基底上。基底刻蝕法的一個(gè)最大缺點(diǎn)在于生長(zhǎng)基底不能重復(fù)使用，大大提高了石墨烯的生長(zhǎng)成本，而且這對(duì)于鉑、銠等價(jià)格昂貴、較難腐蝕的貴金屬而言問題更為突出。同時(shí)，這種轉(zhuǎn)移過程中利用了高分子PMMA作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)，且轉(zhuǎn)移過程中容易造成石墨烯薄膜的破損和高分子介質(zhì)的殘留，嚴(yán)重影響了石墨烯薄膜的性能和表面平整度，導(dǎo)致器件性能低、易短路、大面積制備困難。任文才課題組[13]提出采用小分子松香樹脂作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)，由于小分子松香不具有長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，與石墨烯相互作用弱，并利用其易溶于有機(jī)溶劑等特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)大面積石墨烯薄膜清潔、無損轉(zhuǎn)移。

    圖16. 松香無損轉(zhuǎn)移石墨烯：不同有機(jī)分子在石墨烯表面的吸附能

    相對(duì)地，無膠轉(zhuǎn)移的方法可以有效地減少石墨烯轉(zhuǎn)移過程中引入的污染物。目前為止無膠轉(zhuǎn)移的方法主要是基于靜電力或有效控制轉(zhuǎn)移過程中的擾動(dòng)和表面張力，進(jìn)而提高轉(zhuǎn)移后的石墨烯的完整度。如北京大學(xué)劉忠范和彭海琳課題組，利用無膠轉(zhuǎn)移和精細(xì)的表界面張力調(diào)控制備出高完整度的石墨烯大單晶支撐膜。

    總結(jié)

    近年來，石墨烯的CVD法制備、物性研究和應(yīng)用探索均取得了巨大進(jìn)展。然而骨感的現(xiàn)實(shí)和豐滿的理想之間仍存在巨大差距。如何提高CVD法制備的石墨烯質(zhì)量和可控性仍然是重中之重，也是石墨烯研究領(lǐng)域公認(rèn)的難題，充滿了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

    文獻(xiàn)鏈接：Bridging the Gap between Reality and Ideal in Chemical Vapor Deposition Growth of Graphene. （Chem. Rev. 118, 18, 9281-9343. DOI: 10.1021/acs.chemrev.8b0032）

    部分參考文獻(xiàn)

    [1]    X. Li, W. Cai, L. Colombo, et al. Evolution of graphene growth on ni and cu by carbon isotope labeling [J]. Nano Lett, 2009, 9（12）： 4268-72.

    [2]    W. Liu, S. Kraemer, D. Sarkar, et al. Controllable and rapid synthesis of high-quality and large-area bernal stacked bilayer graphene using chemical vapor deposition [J]. Chem Mater, 2014, 26（2）： 907-15.

    [3]    K. Yan, H. Peng, Y. Zhou, et al. Formation of bilayer bernal graphene: Layer-by-layer epitaxy via chemical vapor deposition [J]. Nano Lett, 2011, 11（3）： 1106-10.

    [4]    L. Liu, H. Zhou, R. Cheng, et al. High-yield chemical vapor deposition growth of high-quality large-area ab-stacked bilayer graphene [J]. ACS Nano, 2012, 6（9）： 8241-9.

    [5]    Y. Hao, L. Wang, Y. Liu, et al. Oxygen-activated growth and bandgap tunability of large single-crystal bilayer graphene [J]. Nature Nanotechnology, 2016, 11（426）。

    [6]    T. Ma, Z. Liu, J. Wen, et al. Tailoring the thermal and electrical transport properties of graphene films by grain size engineering [J]. Nature Communications, 2017, 8（14486）。

    [7]    X. Li, C. W. Magnuson, A. Venugopal, et al. Graphene films with large domain size by a two-step chemical vapor deposition process [J]. Nano Lett, 2010, 10（11）： 4328-34.

    [8]    H. Zhou, W. J. Yu, L. Liu, et al. Chemical vapour deposition growth of large single crystals of monolayer and bilayer graphene [J]. Nature Communications, 2013, 4（2096）。

    [9]    X. Li, C. W. Magnuson, A. Venugopal, et al. Large-area graphene single crystals grown by low-pressure chemical vapor deposition of methane on copper [J]. J Am Chem Soc, 2011, 133（9）： 2816-9.

    [10]  A. Mohsin, L. Liu, P. Liu, et al. Synthesis of millimeter-size hexagon-shaped graphene single crystals on resolidified copper [J]. ACS Nano, 2013, 7（10）： 8924-31.

    [11]  J.-H. Lee, E. K. Lee, W.-J. Joo, et al. Wafer-scale growth of single-crystal monolayer graphene on reusable hydrogen-terminated germanium [J]. Science, 2014, 344（6181）： 286-9.

    [12]  L. Gao, W. Ren, H. Xu, et al. Repeated growth and bubbling transfer of graphene with millimetre-size single-crystal grains using platinum [J]. Nature Communications, 2012, 3（699）。

    [13]  Z. Zhang, J. Du, D. Zhang, et al. Rosin-enabled ultraclean and damage-free transfer of graphene for large-area flexible organic light-emitting diodes [J]. Nature Communications, 2017, 8（14560）。

    團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介

    劉忠范個(gè)人簡(jiǎn)介

    北京大學(xué)博雅講席教授（2016.11.21）、中國(guó)科學(xué)院院士（2011.12.10）、發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士（2015.11）。1983年畢業(yè)于長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)，1984年留學(xué)日本，1990年獲東京大學(xué)博士，1991－1993年?yáng)|京大學(xué)和國(guó)立分子科學(xué)研究所博士后。1993年6月回北京大學(xué)任教，同年晉升教授。1993年獲首批國(guó)家教委跨世紀(jì)優(yōu)秀人才基金資助，1994年獲首批基金委杰出青年科學(xué)基金資助，1999年受聘首批長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃特聘教授，2004年當(dāng)選英國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)士，2011年當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士，2013年首批入選中組部“萬人計(jì)劃”杰出人才，2014年當(dāng)選英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士，2015年當(dāng)選發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院院士，2016年當(dāng)選中國(guó)微米納米技術(shù)學(xué)會(huì)會(huì)士，2017年中組部授牌成立萬人計(jì)劃“科學(xué)家工作室”（2017.3）。主要從事納米碳材料、二維原子晶體材料和納米化學(xué)研究，發(fā)表學(xué)術(shù)論文逾500篇，獲授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利30項(xiàng)。曾任國(guó)家攀登計(jì)劃（B）、973計(jì)劃、納米重大研究計(jì)劃項(xiàng)目首席科學(xué)家、國(guó)家自然科學(xué)基金“表界面納米工程學(xué)”創(chuàng)新研究群體學(xué)術(shù)帶頭人（三期）。1992年獲日中科技交流協(xié)會(huì)“有山兼孝紀(jì)念研究獎(jiǎng)”、1997年獲香港求是科技基金會(huì)杰出青年學(xué)者獎(jiǎng)，2005年獲中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，2007年獲高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，2008年獲國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、楊芙清王陽(yáng)元院士?jī)?yōu)秀教學(xué)科研獎(jiǎng)，2009年入選全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文指導(dǎo)教師，2012年獲中國(guó)化學(xué)會(huì)-阿克蘇諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)、寶鋼優(yōu)秀教師特等獎(jiǎng)，2016年獲日本化學(xué)會(huì)膠體與界面化學(xué)年會(huì)Lectureship Award和北京大學(xué)方正教師特別獎(jiǎng)等。澳大利亞臥龍崗大學(xué)名譽(yù)教授、華東理工大學(xué)名譽(yù)教授、香港浸會(huì)大學(xué)杰出客座教授。擔(dān)任“物理化學(xué)學(xué)報(bào)”主編、“科學(xué)通報(bào)”副主編，Adv. Mater.、Small、Nano Res.、ChemNanoMat、Graphene Technology、APL Mater.、NPG Asia Mater.、Natural Science Review、J. Photochem. Photobiol. C Phtotochem. Rev.等國(guó)際期刊編委或顧問編委。現(xiàn)任北京石墨烯研究院院長(zhǎng)、中關(guān)村石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長(zhǎng)及專家委員會(huì)主任委員、北京石墨烯科技創(chuàng)新專項(xiàng)（2016-2025）專家委員會(huì)主任、中關(guān)村科技園區(qū)豐臺(tái)園科協(xié)第三屆委員會(huì)主席、中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、教育部科技委委員及學(xué)風(fēng)建設(shè)委員會(huì)副主任和國(guó)際合作學(xué)部副主任、北京大學(xué)納米科學(xué)與技術(shù)研究中心主任等職。還擔(dān)任國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)第十四屆專家評(píng)審組專家、中國(guó)化學(xué)會(huì)常務(wù)理事及納米化學(xué)專業(yè)委員會(huì)創(chuàng)始主任、中國(guó)微米納米技術(shù)學(xué)會(huì)常務(wù)理事。第十二屆全國(guó)人大代表，九三學(xué)社第十三屆中央委員和院士工作委員會(huì)副主任，北京市人民政府專家咨詢委員會(huì)委員，九三學(xué)社北京市主任委員。

    彭海琳個(gè)人簡(jiǎn)介

    北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授和課題組長(zhǎng)、博士生導(dǎo)師、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者。吉林大學(xué)學(xué)士（1996-2000年），北京大學(xué)博士（2000-2005年），美國(guó)斯坦福大學(xué)博士后（2005-2009年）。 2009年6月到北京大學(xué)工作至今。一直從事納米材料化學(xué)與納米器件研究，當(dāng)前研究興趣包括石墨烯、拓?fù)浣^緣體、二維硫族半導(dǎo)體等高遷移率二維材料的制備方法、化學(xué)調(diào)制與光電器件應(yīng)用基礎(chǔ)研究。已發(fā)表SCI收錄論文120余篇，影響因子超過7的論文90余篇，包括Nature子刊（12篇）、J. Am. Chem. Soc.（10篇）、Nano Lett.（22篇）、Adv. Mater.（11篇）、Phys. Rev. Lett.（1篇）、ACS Nano（9篇）、Small（7篇）、Acc. Chem. Res.（1篇）、Coord. Chem. Rev.（1篇），Nano Today （1篇），論文被他引逾7000次，單篇最高他引2500余次；申請(qǐng)和授權(quán)專利21項(xiàng)。曾獲中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)（2005年，第二完成人），入選教育部“新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃”（2011年），獲批國(guó)家首批優(yōu)秀青年基金（2012年）、中組部首批青年拔尖人才計(jì)劃（2012年）、霍英東教育基金會(huì)青年教師基金（2014年）、國(guó)家青年973項(xiàng)目首席科學(xué)家（2014年）、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金（2015年）、Small Young Innovator Award（2017年）。近5年來，在國(guó)際及雙邊重要學(xué)術(shù)會(huì)議上做邀請(qǐng)報(bào)告40余次，籌劃和組織國(guó)際和雙邊會(huì)議6次。擔(dān)任中國(guó)化學(xué)會(huì)納米化學(xué)專業(yè)委員會(huì)委員、青年化學(xué)工作者委員會(huì)委員、北京市石墨烯科技創(chuàng)新專項(xiàng)技術(shù)咨詢專家委員會(huì)專家、中國(guó)石墨烯標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)委員、中關(guān)村石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟專家委員會(huì)秘書長(zhǎng)、《中國(guó)科學(xué)：化學(xué)》青年編委、《科學(xué)通報(bào)》編委和北京市第十一屆青聯(lián)委員。

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國(guó)內(nèi)外最新動(dòng)態(tài)，我們網(wǎng)站會(huì)不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)http://www.ecorr.org

責(zé)任編輯：王元

《中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事
投稿聯(lián)系：編輯部
電話：010-62313558-806
郵箱：fsfhzy666@163.com
中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)官方 QQ群：140808414