大面积单晶铜箔助力高品质石墨烯薄膜生长

单晶铜衬底相比于多晶衬底具有均一的表面结构和性质，是二维材料、表面科学、催化等研究领域的理想衬底。与此同时，相较于基础晶面，铜的高指数晶面具有更为复杂的表面原子排布结构(例如平台、台阶、扭结等)，继而表现出丰富多彩的性质和广阔的应用前景。因而发展出一种大面积、低成本制备高指数面单晶铜的方法十分重要。

标号石墨烯材料研究部的研发人员发展了一种应变工程异常晶粒生长技术，将廉价易得的工业多晶铜箔通过热退火转变为一系列具有不同晶面指数的单晶铜箔。在退火过程中，通过衬底向铜箔引入的接触热应力是导致高指数晶面出现的重要原因。此时，高指数异常晶粒的出现主要由铜箔的热应变主导，区别于仅由表面能驱动的低指数晶面。研究人员通过合理设计退火炉中的温度梯度，使得所形成的高指数异常晶粒能够在整个铜箔中扩展。

通过该方法制备得到的高指数面单晶铜箔可以进一步用作制备高指数面铜基合金的模板以及二维材料外延生长的衬底。研究者相信，此项研究将会为二维材料、表面科学、催化、电子电路等领域的研究提供材料基础。

相关论文在线发表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.202002034)上 。