魏大程課題組《Accounts of Chemical Research》綜述論文: 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積制備二維材料及其應(yīng)用研究
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?隨著二維材料的興起，機(jī)械剝離、溶液剝離、化學(xué)氣相沉積(CVD)等制備方法得到了極大發(fā)展。其中，機(jī)械剝離法只能得到小尺寸且形狀隨機(jī)的薄層材料，溶液剝離法容易引入各種雜質(zhì)，CVD法最有望用于低成本批量制備二維材料。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，CVD法面臨操作溫度高(1000℃左右)、需要使用金屬催化劑、轉(zhuǎn)移過(guò)程容易引入污染和缺陷等問(wèn)題。
?等離子體增強(qiáng)CVD（PECVD）技術(shù)借助微波或射頻等離子體，使前驅(qū)體分子裂解，產(chǎn)生活性自由基、帶電離子等，并在低溫下沉積，實(shí)現(xiàn)無(wú)催化原位制備薄膜和納米材料，被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)中。此前，魏大程課題組對(duì)二維材料的PECVD生長(zhǎng)規(guī)律開(kāi)展了系統(tǒng)研究，揭示了材料生長(zhǎng)中存在刻蝕、成核與沉積之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，制備得到了不同形態(tài)和性能的二維電學(xué)材料，包括本征或氮摻雜石墨烯晶體、石墨烯量子點(diǎn)、石墨烯納米墻、六方氮化硼(h-BN)、硼碳氮三元材料(BCxN)等。此外，還利用等離子體化學(xué)反應(yīng)對(duì)二維電學(xué)材進(jìn)行了可控修飾，實(shí)現(xiàn)了電學(xué)性能的調(diào)控。
PECVD法制備所得納米材料及其應(yīng)用展示
本文先對(duì)課題組利用PECVD法制備二維材料的研究進(jìn)展進(jìn)行了評(píng)述，并討論了該方法的優(yōu)點(diǎn)，包括低溫、無(wú)轉(zhuǎn)移、與半導(dǎo)體工藝兼容性好，可直接在非催化基底上制備具有原子級(jí)表面清潔度的材料。同時(shí)，討論了PECVD法所得二維材料在不 同領(lǐng)域的應(yīng)用。比如，所得的石墨烯可直接應(yīng)用于高遷移率場(chǎng)效應(yīng)晶體管；所得的共形h-BN可用于改善場(chǎng)效應(yīng)晶體管的界面散熱，提高器件功率密度；所得的材料具有高潔凈表界面，在光電探測(cè)器、壓力傳感器、生化傳感器、電子皮膚、拉曼增強(qiáng)襯底等方面有潛在應(yīng)用前景。最后，作者討論了PECVD技術(shù)在未來(lái)應(yīng)用中所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
PECVD法所得石墨烯納米墻應(yīng)用于壓力傳感
?該綜述論文于2021年2月3日發(fā)表于《Accounts of Chemical Research》。復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系和聚合物分子工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一單位。魏大程課題組碩士研究生易孔陽(yáng)為論文第一作者，通訊作者為復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系魏大程研究員，中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院魏大鵬研究員和復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系劉云圻院士。論文詳見(jiàn)： Kongyang Yi, Donghua Liu, Xiaosong Chen, Jun Yang, Dapeng Wei,* Yunqi Liu,* and Dacheng Wei*, Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition of Two-Dimensional Materials for Applications, Accounts of Chemical Research 2021 54 (4), 1011-1022
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.0c00757
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