Wafer de Grafeno de Cristal Único Sem Rugas Crescido em Substratos Projetados por Tensão

Rugas são onipresentes em filmes de grafeno crescidos em vários substratos por deposição química de vapor a alta temperatura devido à tensão induzida pela incompatibilidade térmica entre o grafeno e os substratos, o que degrada significativamente as extraordinárias propriedades do grafeno. Aqui mostramos que a formação de rugas no grafeno crescido em substratos de Cu depende fortemente das orientações cristalográficas. Grafeno de cristal único sem rugas foi crescido em um wafer de filme fino de Cu(111) livre de limites de gêmeos, fabricado em um substrato de safira através de engenharia de tensão. A característica de ausência de rugas do grafeno originou-se da expansão térmica relativamente pequena do substrato de filme fino de Cu(111) e do acoplamento interfacial relativamente forte entre Cu(111) e grafeno, com base nas análises de tensão, bem como em simulações de dinâmica molecular. Além disso, demonstramos a transferência de um filme de grafeno ultraplano para substratos alvo a partir do substrato de crescimento reutilizável de Cu(111)/safira. O grafeno sem rugas mostra mobilidade elétrica aprimorada em comparação ao grafeno com rugas.