石墨烯在電子領(lǐng)域應(yīng)用面臨問題

材料低成本宏量制備高質(zhì)量石墨烯的瓶頸

要實現(xiàn)石墨烯在電子領(lǐng)域的顛覆性應(yīng)用，首先要突破石墨烯的制備瓶頸。石墨烯特定工藝的適宜性取決于其具體應(yīng)用，例如，納米電子對材料有嚴苛的要求，即在單一晶體上的缺陷密度應(yīng)非常低；對于其他一些應(yīng)用，例如生物傳感器，則可能需要帶有缺陷的石墨烯；而印刷電子卻允許更低的質(zhì)量，即較低載流子遷移度的石墨烯。CVD 法正成為制備大面積石墨烯薄膜的理想方法，但需要解決的問題還很多，還需進一步提高材料的電子和光學(xué)性能，包括：機械形變、穩(wěn)定的摻雜，以及開發(fā)成本更低、更為可靠的轉(zhuǎn)移技術(shù)。

歐盟石墨烯旗艦計劃研究團隊已對截至2014 年8 月最先進的石墨烯制備方法及其可預(yù)見的應(yīng)用匯總，具體如表2 所示。

3.2 在石墨烯中打開所需的能帶隙技術(shù)仍處于初期

目前，缺陷較少、結(jié)構(gòu)完整的石墨烯比較容易制得，但大多數(shù)情況下，石墨烯的帶隙寬度幾乎為零或者非常小，不能用來制作半導(dǎo)體器件。在石墨烯中打開一個能帶隙，而不影響石墨烯的其他出色性能，例如高電子遷移度，是目前的研發(fā)熱點。科學(xué)界已采用許多技術(shù)克服這一難題：已有科學(xué)家們通過石墨烯基底材料誘發(fā)打開能帶隙；在h-BN 或h-BN/Ni（111）基底上打開0.5 eV 能帶隙；最新理論證明，可在沉積在氧終止的SiO2 表面上的石墨烯中，打開一個～0.52 eV的能帶隙；科學(xué)家們已在生長在SiC 基底上的雙層石墨烯中打開能帶隙；這里不一一列舉。然而，所有這些技術(shù)目前都還處于初期，還需要進一步研發(fā)。很多具有前景的方法，都會增加石墨烯的缺陷。而且，到目前為止還不能達到大面積的均勻摻雜。

根據(jù)歐盟石墨烯旗艦計劃研究團隊對石墨烯用于不同電子領(lǐng)域驅(qū)動力、當前石墨烯技術(shù)需要解決的主要問題進行了分析