在线表征大尺寸石墨烯膜导电性技术问世,产 [复制链接]

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众所周知，石墨烯导电性是表征石墨烯质量非常重要一个因素之一，近期，欧盟石墨烯旗舰的科学家发现了一种新的技术，拍张”照片“就能清楚的表征出一片石墨烯膜的电导率，当然，这个技术用的可不是普通的照相机，而是采用一种叫”太赫兹时域光谱“的技术。

石墨烯的太赫兹时域光谱电导率测绘

来自欧盟石墨烯旗舰计划的研究人员开发了一种新技术来大规模绘制石墨烯的电导率图谱，该技术使用无损、快速和高精度的太赫兹时域光谱学，并且对石墨烯的制备及产业化将产生深远的影响。

随着石墨烯产业化的迅速推进，石墨烯原材料的制备越来越大型化、规模化。为了确保工业化制备过程中对石墨烯严格的的质量控制，实时表征其电子特性的技术至关重要。当下，需要大面积的石墨烯薄膜用于电子、通信、光伏等许多应用领域，。因此，大面积石墨烯薄膜的表征技术不仅需要快速而可靠，重要的是不能破坏其结构和性能。

“大尺寸、成批量的测量表征技术将成为石墨烯工业化的一个重要组成部分，”DTU纳米技术集团负责人PeterB?ggild教授和该论文的第一作者说道，“如果没有好的质量控制，我们永远不会得到真正的高质量石墨烯”。

在本文中，B?ggild教授，PeterUhdJepsen教授等人评估了现有的石墨烯电导率表征技术的优缺点。其中很多技术都是在速度、可用性、准确性和尺寸之间取舍，无法平衡。虽然使用光刻接触的电气设备测量可以提供准确和可靠的信息，但该过程繁琐且会导致石墨烯膜的破坏。四点探针破坏性较小，但在绘制大面积电导率地图方面太慢且不切实际。

相比之下，时域光谱学（THz-TDS）非常适合大规模表征。它是一种非破坏性技术，可以在没有物理接触的情况下测量石墨烯膜上的太赫兹辐射吸收，从而在大范围内实时提供导电性“质量”的快速准确信息。

“由于测量石墨烯薄膜电学特性方法的相关性，国际电工委员会（IEC）已将THz-TDS纳入其工作计划中。在国际技术专家的参与下，IEC将制定工业用的标准。该标准是接受石墨烯行业质量保证方法的先决条件，“来自德国卡尔斯鲁厄理工学院的NorbertFabricius博士说，他是IEC技术委员会秘书和石墨烯旗舰标准化领导者。

不论是实验室还是生产车间，THz-TDS技术都可用于分析石墨烯电导率。重要的是，随着石墨烯进入不同的工业环境，THz-TDS还能够以远高于常用方法的速率绘制载流子密度和载流子迁移率以及电导率，并且即使对于高通量卷到卷的滚动场景也适用。THz-TDS决定了石墨烯薄膜对长波长太赫兹辐射的吸收，从而可以非常精确地测量电导率。对于0.1-0.5mm的斑点尺寸，这允许可视化大规模的一致性以及统计数据，以支持工业应用所需的高质量和高度一致的石墨烯材料的开发。

B?ggild证实，该方法测量生长在柔性透明聚合物基底上的石墨烯导电性效果良好，甚至可以测量密封在保护层下面的石墨烯。“通过这项工作，我们希望推进特性描述、计量和质量控制，并最终表明石墨烯应该受到工业界的重视。在Graphene旗舰产品中，我们与德国的Aixtron，英国的NPL和剑桥大学以及比利时的IMEC等单位进行合作，以验证该技术在多种用途中的应用。我们的下一个目标是绘制平方米石墨烯的电性能测量系统。我们还与制造THz电导率测绘设备的DasNANO和德国的KIT合作，为测量石墨烯的电导率定义了一个新的计量标准，“B?ggild说。

石墨烯旗舰科学技术官兼管理小组主席AndreaC.Ferrari教授补充说：“从实验室到工厂，石墨烯工业表征的大规模技术开发至关重要。旗舰合作伙伴DTU的工作坚定地将欧洲置于这一战略创新领域的前沿。全球各地的公司都在大面积寻求标准化和可再生的石墨烯样品，并且这种新方法可以作为测量工具部署在生产车间。“

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