石墨烯的偏析生长与能带调控

石墨烯是由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的二维原子晶体，由于其独特的量子效应和电学特性，在未来的纳电子器件与集成电路、导电薄膜、柔性电子器件等领域中有重要的应用前景。本项目旨在发展石墨烯的偏析生长方法，即利用廉价金属（或合金）中所含痕量碳原子在升降温过程中的偏析行为，实现石墨烯的低成本、大面积均匀可控生长；发展石墨烯的化学修饰方法，探索石墨烯的功能化与能带调控的有效途径。在此基础上，发展石墨烯的大面积可控转移技术，制备石墨烯透明柔性导电薄膜，为制备石墨烯基电子器件奠定材料和技术基础。

本项目研究的主线是金属基底上石墨烯催化生长中的偏析现象，发展了通过调控偏析过程来实现石墨烯控制生长的基本方法，这些方法包括：偏析生长法、共偏析法、Cu-Ni合金偏析法、互补性二元合金催化法等，开展了石墨烯能带工程的理论和实验研究，利用化学手段（控制生长、掺杂、共价修饰石墨烯的掺杂生长、面内杂化异质结构生长、光化学共价修饰、单/双面反应）发展对石墨烯材料进行能带工程的方法，建立了多种有效使用的电子态调控方法；实现了绝对单层石墨烯、化学掺杂石墨烯及周期性褶皱石墨烯的可控生长；发展了石墨烯可控转移技术及柔性薄膜器件的加工组装技术, ，为后续构建大面积、高性能、柔性薄膜电子器件提供材料与技术基础。本项目共发表学术论文45篇，其中影响影子大于7.0的论文27篇，占论文总数的60%，包括Nature Communications 3篇、Accounts of Chemical Research 1篇、 Chem. Soc. Rev. 1篇、 J. Am. Chem. Soc. 3篇、Nano Lett. 4篇、Adv. Mater. 2篇、ACS Nano 7篇、Small 6篇。授权专利2项，申请专利3项。项目承担人员和研究生各类国际学术会议（国际、洲际和双边）21人次，其中大会或分会特邀报告5人次；参加国内学术会议26次，其中大会或分会特邀报告9人次。培养博士生9名、博士后5名。在读博士19人、在站博士后4人。