北京大学化学与分子工程学院彭海琳教授

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彭海琳教授、刘忠范院士联合团队循着外延衬底制备-石墨烯外延生长这一研究思路，首先制备了4英寸CuNi(111)铜镍合金单晶薄膜，并以其为生长基底实现了4英寸石墨烯单晶晶圆的超快速制备。同时，该团队与合作者自主研发了石墨烯单晶晶圆批量制备装备，实现了单批次25片4英寸石墨烯单晶晶圆的制备，设备年产能可达1万片，在世界范围内率先实现了石墨烯单晶晶圆的可规模化制备。

衬底的特性(包括单晶性、平整度)影响石墨烯材料的生长。该联合团队以4英寸蓝宝石晶圆作为衬底，采用磁控溅射和固相外延重结晶的方法制备了500纳米厚度的CuNi(111)单晶薄膜。该方法通过界面应力工程，良好地规避了蓝宝石上外延具有面心立方晶体结构的金属单晶通常存在的孪晶问题。此外，镍的引入有效地降低铜薄膜在高温下挥发导致的台阶，使得4英寸范围内铜镍单晶薄膜具有优良的平整度。这种方法可以有效地得到具有各种成分比例的CuNi合金单晶衬底，拓展了其使用空间。

参考文献：

Bing Deng, Zhongfan Liu, Hailin Peng, et al. Scalable and ultrafastepitaxial growth of single-crystal graphene wafers for electrically tunableliquid-crystal microlens arrays. Science Bulletin, 2019.

DOI: 10.1016/j.scib.2019.04.030

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S209592731930252X