非CVD製程單層石墨烯片大量製造成功 - 逢甲大學.doc

逢甲大學記者會採訪邀請 2020-03-09 敬邀媒體先進，蒞臨指導！石墨烯技術突破 逢甲量產成功將取代電腦晶片 逢甲呼應2010諾貝爾物理學獎得主蓋姆、諾伏西羅夫研究採訪日期：2012年5月2（三）下午13時30分採訪地點：逢甲大學第四國際會議廳(人言大樓B1)採訪重點：1.現場將解說，單層石墨烯片大量製造成功的技術，非CVD製程的單層石墨烯片目前成本可達到1公斤11萬元台幣水準（CVD製程的石墨烯成本為1公克11萬元台幣）2.現場將展示，成品石墨烯25公克，市價價值275萬元。預期未來五到十年內台灣可以進入石墨烯時代，屆時也將掀起另一次的產業革命。3.目前已引起台積電、聯電、鴻海、友達、永光、長興化工等企業矚目。單層石墨烯片的大量製造不再是神話？逢甲大學蔡宜壽教授的研究團隊成功地以物理方法結合非化學液相剝離法，可以大量製造單層石墨烯片。簡單地利用每公斤約新台幣1000元的材料成本即可製造出目前市價每公克11萬新台幣以上的石墨烯片，未來更可降低至每公斤幾千元台幣。預定五到十年內台灣將會進入石墨烯時代，屆時也將掀起另一次的產業革命。石墨稀是碳的新形式，由單層原子組成，排列成蜂窩般的格子狀。雖然這種物質在化學上來說相當簡單，但它的強度、導電性與散熱性能特佳。這是取代半導體晶片的絕佳材料，這也說明了為什麼IBM與英特爾等大廠要花大錢投資在這種只存在微小薄片上的材料。目前工業上，如晶片面板廠商，所普遍製造石墨烯的方法為化學氣相沉積法(CVD)，但CVD須具備三種條件才能製備石墨烯，分別為：碳源、生長基板(鎳或銅)和生長條件(壓力、溫度和時間)。不但生產成本高（1公克11萬元台幣），且經濟效益低。CVD製程的溫度約要1000 左右，雖然已經比天然石墨必須經過 2300 的溫度低很多，但若要工業化生產，耗能還是太高。 2010年諾貝爾物理學獎得主，英國曼徹斯特大學(University of Manchester)物理學家安德烈海姆(A. K. Geim)和俄國切爾諾戈洛夫卡微電子理工學院（Institute for Microelectronics Technology）的諾沃謝洛夫 (K. S. Novoselov)，兩人因在二維石墨烯材料的開創性實驗研究而獲獎。兩組物理團隊共同合作，首先分離出單層石墨烯。他們將石墨片放置在塑料膠帶中，摺疊膠帶粘住石墨薄片的兩側，撕開膠帶，薄片也隨之一分為二。不斷重複這一過程，就可以得到越來越薄的石墨薄片，而其中部分樣品僅由一層碳原子構成石墨烯。通常，石墨烯會隱藏於一大堆石墨殘渣中，很難會如理想一般地緊貼在基板上；所以要找到相當數量的石墨烯，猶如大海撈針。新聞聯絡人： 主 秘 唐國豪 04-24517250 分機2020 手機 0939-776811 祕 書 王惠娟 04-24517250 分機2046 手機 0912-384385補充資料：應用效益1.單分子氣體偵測 石墨烯獨特的二維結構使它在感測器領域具有很好的應用前景。因為石墨烯巨大的表面積使其對周圍的環境非常敏感。即使是一個氣體分子吸附或釋放都可以檢測到。可分為直接檢測和間接檢測。通過測量霍爾效應方法可以間接檢測單原子的吸附和釋放過程。當一個氣體分子被吸附於石墨烯表面時，由於石墨烯具有高電導率和低雜訊的特點，能夠偵測微小的電阻變化，吸附位置會發生電阻的局域變化。2.導熱材料/熱界面材料 石墨烯的熱傳導系數高，且其大小隨溫度升高而縮小，與任何其他物質的熱脹冷縮的性質不同。2011年，美國喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)學者首先報導了垂直排列官能化多層石墨烯三維立體結構在熱界面材料中的應用及其超高等效熱導率和超低界面熱阻。3.透明導電電極 石墨烯良好的電導性能和透光性能，使它在透明電導電極方面有非常好的應用前景。觸摸螢幕、液晶顯示器、有機光伏電池、有機發光二極體等等，都需要良好的透明電導電極材料。特別是，石墨烯的機械強度和柔韌性都比常用材料氧化銦錫Indium-Tin-Oxide (ITO)優良。由於氧化銦錫脆度較高，比較容易損毀。4.場發射源及其真空電子器件 早在2002年，垂直於基底表面的石墨烯奈米牆就被成功製備出來。被看作是非常優良場致發射無線電子源材料。最近關於單片石墨烯的電場致電子發射效應也見諸報導。5.超級電容器 由於石墨烯具有很高的比表面積，可用於超級電容器的導電電極。許多科學家認為這種超級電容器的儲存能量密度會大於現有的電容器。現況 石墨烯為單一碳原子層所組成之二維平面蜂巢狀石墨，各碳原子之間的sp2 共價鍵造就成世上最薄卻也是最堅硬的材料 ( 斷裂強度約為鋼的200 倍)，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3 %的光；熱傳導係數高達5300 W/mK，高於奈米碳管和金剛石；電阻率只約0.9610-6 cm，低於銅和銀，為目前世上電阻率最小的材料；石墨烯具有相當大的比表面積 (2630 m2/g)。石墨烯的嶄新特性，是在沒有任何摻雜的情況下，費米能階位在導帶與價帶間連接的點，在這個點上的電子有效質量等於零，載子表現為零質量之迪拉克費米子(massless Dirac fermions) ，具備有極優異的載子傳導特性，可承載108 A/cm2 的電流密度，以及高達200,000 cm2/Vs 的載子漂移率(高於奈米碳管和矽晶體)，速度是光速的300分之1；在沒有載子傳輸的情況下，石墨烯仍有一個最小的導電率=e2/h，石墨烯的電阻值會隨著外加垂值電場的變化而改變，稱為雙極場效應(ambipolar field effect)；擊穿量子力學中的波恩-奧本海姆近似(breakdown of the Born-Oppenheimer approximation)並且能夠在常溫下觀察到的量子霍爾效應(room temperature quantum Hall effect)。 另外，化學剝離法利用氧化反應在石墨層的碳原子上引入官能團，使石墨的層間距增大