近年来，化学气相沉积法（CVD）凭借其制备石墨烯质量高、可控性好、可放量等优点，逐渐成为石墨烯薄膜批量制备的主流方法。石墨烯薄膜的高温CVD生长存在严重的能耗问题。为了进一步缩短CVD过程的升降温时间，提高能量利用率，人们发展了只对石墨烯生长衬底进行加热的冷壁CVD法。然而，目前冷壁CVD法制备的石墨烯普遍存在缺陷密度高、畴区尺寸小等问题，严重制约了其未来在电子信息等领域的应用发展。

北京大学刘忠范教授团队利用石墨载具调控石墨烯生长过程中的流场分布，成功在冷壁CVD体系实现了10 cm×10 cm尺寸毫米级畴区石墨烯薄膜的批次制备。在此基础上，他们利用“刻蚀-修复”法进一步降低了冷壁CVD石墨烯的缺陷密度，成功实现了高质量石墨烯薄膜的可控生长。该方法制备的石墨烯薄膜具有优异的电学性质，利用氮化硼封装的器件测量结果表明，其室温载空穴迁移率可以达到7.3×10⁴cm²·V⁻¹·s⁻¹，室温电子迁移率可以达到8.3×10⁴ cm²·V⁻¹·s⁻¹。该工作为高质量石墨烯薄膜的批量制备提供了新的思路，也为未来石墨烯薄膜的商业化应用提供了良好的材料基础。

图1冷壁CVD石墨烯薄膜的批次生长

图2 冷壁CVD石墨烯的“刻蚀-修复”处理

图3冷壁CVD石墨烯的电学性质

图4冷壁CVD石墨烯的抗腐蚀性

K. Jia, Z. Ma, W. Wang, et al. Toward batch synthesis of high-quality graphene by cold-wall chemical vapor deposition approach. Nano Research. https://doi.org/10.1007/s12274-022-4347-x.

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