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最近，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家（聯(lián)合）實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)炭材料研究部石墨烯研究組采用溶碳量適中的金屬鉑片作為生長(zhǎng)基體，發(fā)展出一種基于“析出-表面吸附生長(zhǎng)”原理的CVD方法，僅通過(guò)改變析出溫度便實(shí)現(xiàn)了對(duì)石墨烯形核密度的控制，制備出晶粒尺寸在~200 納米到~1 微米范圍內(nèi)均一可調(diào)、且晶界完美拼合的高質(zhì)量單層多晶石墨烯薄膜。在此基礎(chǔ)上，獲得了晶粒尺寸對(duì)多晶石墨烯的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率的影響規(guī)律及晶界電阻率（~0.3 kW·µm）和晶界熱導(dǎo)（~3.8×109 Wm-2K-1），發(fā)現(xiàn)減小晶粒尺寸可導(dǎo)致熱導(dǎo)率的顯著降低但對(duì)電導(dǎo)率的影響較小。根據(jù)該影響規(guī)律推算，當(dāng)石墨烯的晶粒尺寸從1毫米減小到5納米時(shí)，其熱導(dǎo)率的衰減幅度可達(dá)300倍，而電導(dǎo)率的衰減僅為10倍左右，并且熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率隨晶粒尺寸變化的變化率高于典型的半導(dǎo)體熱電材料。

 

上述結(jié)果可為通過(guò)晶粒尺寸工程調(diào)控石墨烯的電學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)其在電子、光電和熱電領(lǐng)域的應(yīng)用提供有益的指導(dǎo)。該成果得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委杰出青年基金、重大項(xiàng)目、創(chuàng)新群體以及中科院重點(diǎn)部署項(xiàng)目等的資助，于2月16日在《自然-通訊》上在線發(fā)表（Nature Communications, 8:14486, DOI: 10.1038/ncomms14486, 2017）。

 

金屬所沈陽(yáng)材料科學(xué)國(guó)家（聯(lián)合）實(shí)驗(yàn)室固體原子像研究部馬秀良研究組、中山大學(xué)許寧生研究組以及浙江大學(xué)金傳洪研究組的研究人員也參與了這項(xiàng)研究。

 

                                                                                                                                        來(lái)源: 金屬研究所