科研学术

近日，电子科技大学基础与前沿研究院黄明教授团队在《Nature Protocols》上发表题为“Synthesis of single-crystal monolayer graphene onCu/Ni(111) alloy foil”的论文。基础与前沿研究院硕士研究生李素鸣、杨丽娟为论文共同第一作者，黄明教授与韩国蔚山国立科学技术院Rodney S. Ruoff教授为论文通讯作者，电子科技大学基础与前沿研究院为论文第一单位。

成果介绍：

石墨烯因其优异的电学、热学和力学性能，在高性能电子器件、热管理、航空航天及柔性电子等领域具有广阔的应用前景。化学气相沉积（CVD）是目前制备大面积高质量石墨烯最具应用前景的方法之一。然而，大面积单晶石墨烯的可重复制备仍面临挑战，主要受限于单晶金属衬底的制备、石墨烯外延生长的一致性以及后续转移工艺的稳定性。

针对以上挑战，黄明教授团队结合前期在单晶金属衬底和二维材料外延生长方面的研究基础，建立了一套大面积单晶石墨烯制备、转移和表征的完整流程。该方法包括大面积单晶Cu(111)箔的制备、单晶Cu/Ni(111)合金箔的构筑、单层石墨烯的化学气相沉积生长以及石墨烯的电化学转移等关键步骤。通过调控Cu/Ni(111)合金中镍的含量，可促进石墨烯高取向性外延生长，实现大面积单晶单层石墨烯的可重复制备。实验结果表明，所得单晶石墨烯具有良好的单晶性和电学性能，Cu/Ni(111)合金衬底可循环使用，有助于降低制备成本。该工作为高质量单晶石墨烯的标准化制备和推广应用提供了可参考的技术方案，也为六方氮化硼等其他二维材料及其异质结构的外延生长提供了一定借鉴。

图1 大面积单晶铜镍合金箔的表征

图2 单晶单层石墨烯薄膜的原子像及单晶性表征

该研究在材料表征方面得到电子科技大学分析测试中心的设备支撑和技术支持，分测中心的XPS设备操作员程芹对单晶合金金属成分深度测试和分析做出了重要贡献。这也是团队继Advanced Materials、Angewandte Chemie International Edition、Matter之后，在分析测试中心支持下产出的第四篇高水平成果。研究开展受到了国家自然科学基金、四川省科技计划等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41596-026-01403-4