石墨烯在电子领域应用面临问题

石墨烯在电子领域应用面临问题

材料低成本宏量制备高质量石墨烯的瓶颈

要实现石墨烯在电子领域的颠覆性应用，首先要突破石墨烯的制备瓶颈。石墨烯特定工艺的适宜性取决于其具体应用，例如，纳米电子对材料有严苛的要求，即在单一晶体上的缺陷密度应非常低；对于其他一些应用，例如生物传感器，则可能需要带有缺陷的石墨烯；而印刷电子却允许更低的质量，即较低载流子迁移度的石墨烯。CVD 法正成为制备大面积石墨烯薄膜的理想方法，但需要解决的问题还很多，还需进一步提高材料的电子和光学性能，包括：机械形变、稳定的掺杂，以及开发成本更低、更为可靠的转移技术。

欧盟石墨烯旗舰计划研究团队已对截至2014 年8 月最先进的石墨烯制备方法及其可预见的应用汇总，具体如表2 所示。

3.2 在石墨烯中打开所需的能带隙技术仍处于初期

目前，缺陷较少、结构完整的石墨烯比较容易制得，但大多数情况下，石墨烯的带隙宽度几乎为零或者非常小，不能用来制作半导体器件。在石墨烯中打开一个能带隙，而不影响石墨烯的其他出色性能，例如高电子迁移度，是目前的研发热点。科学界已采用许多技术克服这一难题：已有科学家们通过石墨烯基底材料诱发打开能带隙；在h-BN 或h-BN/Ni（111）基底上打开0.5 eV 能带隙；最新理论证明，可在沉积在氧终止的SiO2 表面上的石墨烯中，打开一个～0.52 eV的能带隙；科学家们已在生长在SiC 基底上的双层石墨烯中打开能带隙；这里不一一列举。然而，所有这些技术目前都还处于初期，还需要进一步研发。很多具有前景的方法，都会增加石墨烯的缺陷。而且，到目前为止还不能达到大面积的均匀掺杂。

根据欧盟石墨烯旗舰计划研究团队对石墨烯用于不同电子领域驱动力、当前石墨烯技术需要解决的主要问题进行了分析