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索尼和产综研分别成功合成大面积石墨烯薄膜 在与英国和韩国相比起步稍晚的石墨烯量产技术领域,日本的企业和研究机构在2012年9月几乎同时发布了领先世界的成果。这就是索尼和产业技术综合研究所。
索尼制作的转印石墨烯的PET薄膜辊子。(摄影:索尼)
索尼在“第73届应用物理学会学术演讲会”(2012年9月11~14日)上宣布制作出了长约120m的石墨烯薄膜。薄膜宽230mm。这是目前全球最长的石墨烯薄膜。薄膜的制造速度约为10cm/分。参与开发的索尼尖端材料研究所有机分子电子研发小组的小林俊之表示,“目前辊子之间的长度为400m,可以制造相同长度的石墨烯薄膜”。作为目标用途之一,该公司提到了透明导电膜。
通过对基板直接加热实现
索尼通过对化学气相沉积(CVD)法加以自主改良取得了此次的成果,CVD法作为合成大面积石墨烯的方法而广为人知。
以往的CVD法存在的课题是,要想获得高品质石墨烯,需要约1000℃的高温。因此,很难兼顾卷对卷方式的大量生产。这是因为,如果温度过高,真空反应室内部就无法使用普通的金属材料,温度管理也变得困难。
索尼通过在基板上通电进行直接加热解决了这个课题(图1)。此时,温度接近1000℃的只有基板和作为催化剂使用的铜(Cu)箔,反应室整体基本没有加热,因此“可以利用已有的不锈钢反应室”(索尼的小林)。流经基板的电流目前为直流,不过“交流也没什么问题”(小林)。
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图1:为铜箔通电进行直接加热
索尼开发的组合使用约1000℃的CVD和卷对卷方式的真空反应室。通过为支撑铜箔的两个辊子加载电压,使铜箔通电。压力为1000Pa(1个气压的约1/100),并不是高真空。(图由本刊根据索尼的资料制作)
据索尼介绍,该技术的重点在于真空反应室的压力设定和基板的温度控制。比如,此次的压力设定为1000Pa(约1/100气压)。“如果压力低于这个数值,铜箔就会开始升华,而高于该数值则又会增加石墨烯的缺陷”(小林)。
铜箔的温度最高设定为980℃,这是因为“铜的熔点为1080℃,实际上已经接近极限了”(小林)。
晶粒为六角形索尼在将铜箔上合成的石墨烯转印到PET薄膜上时也采用卷对卷方式(图2)。在铜箔上贴合PET薄膜后通过蚀刻法去除铜箔。
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图2:转印石墨烯等也利用卷对卷
索尼将石墨烯由铜箔转印到PET薄膜上的装置也采用卷对卷。铜箔上采用光硬化性树脂作为粘合剂,贴合PET薄膜后,利用蚀刻发去除铜箔。
最后,为增加载流子密度提高导电性,涂布了氯化金(AuCl3)硝基甲烷液。利用金成本比较高,不过“溶液浓度只有20mmol/L,而且是微量的,所以没问题”(小林)。
索尼制作的石墨烯薄膜,薄膜电阻值在稳定后为200Ω/□。仅次于韩国三星电子利用批量方式制作的30英寸石墨烯薄膜的125Ω/□。利用电子显微镜观察的话,可以看到直径约4μm的六角形单层石墨烯的晶粒(图3)。 此主题相关图片如下:3.jpg
图3:晶粒为六角形
制作的石墨烯薄膜的SEM照片。薄膜上铺满了直径约4μm的六角形石墨烯晶粒。晶粒大部分都是单层石墨烯,不过中心部有多层石墨烯的小晶粒。(摄影:索尼)
产综研合成50m长石墨烯
另外,日本产业技术综合研究所在同一个应用物理学会上,发布了以卷对卷方式合成薄膜宽度为594mm的石墨烯的制造装置。“已经合成了50m长的石墨烯”(该研究所纳米管应用研究中心山田贵寿)。铜箔本身长200m,因此理论上可以合成200m的石墨烯。不过,合成速度较慢,为1cm/分,只有索尼的1/10。
产业技术综合研究所采用以微波等离子为基础,利用300~400℃的低温CVD法合成石墨烯的方式。利用该研究所2012年2月开发的上一代制造装置合成的石墨烯,薄膜电阻值高达1000Ω/□左右,品质稍微存在些课题。此次制作的石墨烯没有公布薄膜电阻值等详情。(记者:野泽哲生)
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纳米涂料闯出数百亿元大市场
【中国涂料在线新闻资讯】 面对激烈的国际市场竞争,大连市企业不断以新技术抢占新市场。国家重点高新技术企业——大连裕祥科技就以全新的纳米技术,让一桶“小涂料”闯出了数百亿元的大市场。
“纳米涂料”是由大连裕祥科技集团承担的国家科技支撑计划的重点项目。这种新涂料今年一月份刚投放市场,就凭借环保、耐久等特性,打破了我国海洋工程船舶高端涂料的海外垄断,敲开了每年超过400亿元的巨大市场。
大连裕祥科技公司技术委员会主任助理郝庆辉:“新开发的海洋工程涂料,在使用年限上可以从原来的三年延长到五年甚至八年,从整个成本上可以降低三分之一。”
之所以能实现高端突破,得益于裕祥科技的高端人才支撑。目前,企业已引进两名中科院院士和一名国家“973计划”首席科学家进行产品开发,储备了30多项专利技术,涉及航空航天、建筑、服装等多个领域。凭借“纳米涂料”等核心技术,裕祥科技利用欧洲多家产业巨头的全球营销网络开展合作。
大连裕祥科技公司科技项目部部长邱再明:“我们现在生产一吨纳米浆产品,它所形成的利润和回报,可能就是我们上百吨传统防腐涂料的这种回报。”
裕祥科技还与中科院金属研究所达成合作协议,将在大连生态科技创新城建立国家级纳米实验室和检测中心,联合制定国家纳米涂料行业标准。
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投资2.67亿元 我市石墨烯将量产 中科院重庆研究院与上海南江(集团)正式签约,合资建设集研发、生产、销售一体的石墨烯基地最轻最薄、可以弯曲折叠,对电脑、手机屏幕产生重大革命的单层石墨烯膜将在我市实现量产。昨日,中科院重庆研究院与上海南江(集团)有限公司“大面积单层石墨烯产业化项目”正式签约,前期将投入2.67亿元在我市建设集研发、生产、销售一体的石墨烯基地。而这个2亿元的大单投资方只用了两天时间考虑就签下了。技术转让费达2.1亿此次,上海南江集团前期将投入2.67亿元与中科院重庆研究院共同推进大面积、单层石墨烯项目产业化,并且一次性给予技术转让费2.1亿元。该项目投资不仅是重庆研究院成立以来获得的最大一笔社会资本投资,也是我市近年来科研成果单笔技术转让金额最大的签约项目。据了解,石墨烯是由碳原子组成的单原子层平面薄膜,是迄今为止发现的电导率和光学透明性最好的材料。该院目前已经成功制备出国内首片15英寸的单层石墨烯,尺寸达到了国内最高水平。同时,该院还制备出国内唯一的7英寸石墨烯触摸屏,与目前市场上主导的透明导电膜ITO相比,其透光率更高、功耗更低、性能更稳定,整体也更薄更轻,可折叠。除夕双方签约“我们2月7日到重庆进行洽谈,9号就决定签约。”上海南江集团总裁王栋昨日透露,今年1月份看到媒体报道中科院重庆研究院大面积单层石墨烯研制成功的消息后,就与重庆开始联系。“7号是春节前放假的前一天,我们都没有想到会这个时候来,而且这么快就签约。”该院智能制造技术研究所所长杜春雷说,媒体报道后,前来寻求合作的公司很多,但南江集团最积极。王栋表示,此次在重庆将建设世界第一条量产单层石墨烯膜的生产线。将打造石墨烯基地据了解,双方将共同成立重庆墨希科技公司,力争在一年的时间,首期生产线建成投产,形成1000万片大面积、单层石墨烯的生产能力,产值上亿元。王栋表示,他们还将在重庆成立投资公司,打造针对石墨烯产业的投资平台,首期将投入2亿元。同时,希望通过石墨烯生产线的建设,吸引更多的石墨烯应用企业落地重庆,进行石墨烯下游应用产品的开发。这些企业可以利用石墨烯制作触摸屏、替代硅用来制作更快更高的CPU、纳电子器件、光子传感器、晶体管等新型材料,在重庆建设集研发、生产、销售为一体的石墨烯基地。据悉,上海南江集团是中国大型的投资控股平台型集团公司,主要业务板块包括房地产、矿业和能源、生物医药、新材料和创业投资等5大领域。此主题相关图片如下:dsc_0118.jpg
单层石墨烯
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石墨烯提升电子设备速度
瑞典查尔姆斯理工大学(Chalmers University of Technology)的研究人员首次证明,一种新型次谐波石墨烯场效应晶体管(G-FET)混频器可采用微波频率。这种混频器带来一种新的机遇,在未来的电子产品中,可以开发更紧凑的电路技术,有可能实现高频率高集成的硅技术。
这种混频器是一个关键组成部分,在所有的电子系统中,这种设备都可以把两个或两个以上的电子信号,结合成一个或两个复合输出信号。未来可用于太赫兹频率,比如安保雷达系统,射电天文学,过程监测和环境监测,都需要大型阵列的混频器,用于高分辨率成像和高速数据采集。这种混频器阵列或多像素接收机都需要新型设备,这些设备不仅敏感,而且节能紧凑。 石墨烯可以在空穴之间进行切换,电子载体可以通过场效应传输,这就带来一种独特优势,使石墨烯可进行射频集成电路(RF IC)应用。利用这种对称的电气特性,查默斯理工大学研究人员已成功制成石墨烯场效应晶体管次谐波电阻性混频器(subharmonic resistive mixer),只使用了一个晶体管。因此,不需要多余的传输电路,这使混频器电路比传统混频器更加紧凑。因此,这种新型混频器需要较少的晶圆面积就可制成,可以采用先进的传感器阵列,例如毫米波甚至亚毫米波成像(sub millimetre waves),这是因为石墨烯场效应晶体管的技术进步。
“这种混频器的性能可以改进,只需进一步优化电路,同样,制成石墨烯场效应晶体管设备,要有较高的开关电流比(on-off current ratio),”简安?斯泰克(Jan Stake)说,他是这一研究小组的教授。“使用石墨烯场效应晶体管,这种新的拓扑结构使我们可以提升它的性能,达到更高的频率,从而利用石墨烯的特殊性质。这就铺平了道路,使未来技术的运行具有极高的频率。” 除了制成紧凑电路之外,这种石墨烯场效应晶体管有可能达到高频率,因为石墨烯有高速度,而事实上,次谐波混频器只需要一半的局部振荡器(LO)频率,这是对比基本混频器而言。这一属性很有吸引力,特别是在高频率(赫兹)段,因为缺乏资源,难以提供足够的局部振荡器功率。 此外,这种石墨烯场效应晶体管可以集成到硅技术中。例如,它兼容互补金属氧化物半导体(CMOS :Complementary Metal Oxide Semiconductor),而且,在其他方面,可以用在互补金属氧化物半导体电子产品中,用于单芯片上的后端处理。 (来源:《电子器件快报》)。
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还是一堆呢
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快看,金路又出公告了
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加油!
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[引用原文已无法访问]
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510就差催化剂,狠庄
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