创新突破！利用自动化转移设备实现高品质石墨烯批量化转移

主要观点总结

文章介绍了北京大学刘忠范院士、林立研究员团队与剑桥大学毛博阳研究员在《Nature Chemical Engineering》期刊上发表的最新研究成果，即成功研制出石墨烯单晶晶圆的自动化转移系统。该系统实现了石墨烯从铜生长衬底到硅衬底的全自动、高通量、可重复的转移，为石墨烯的产业化应用奠定了基础。

关键观点总结

关键观点1: 石墨烯晶圆的可控制备与转移的重要性

石墨烯晶圆的可控制备已实现产业化，但其转移到目标衬底上的过程仍是制约其规模化应用的关键难题之一。解决这一难题对于石墨烯在电子、光电和传感等领域的应用至关重要。

关键观点2: 自动化转移系统的研究成果

研究团队成功研制出石墨烯单晶晶圆的自动化转移系统，实现了石墨烯从铜生长衬底到硅衬底的全自动、高通量、可重复的转移流程。

关键观点3: 自动化转移系统的特点与优势

该自动化转移系统在保证石墨烯性能的同时，大幅提升了转移效率，降低了手工操作带来的不确定性。研究团队使用金属铝作为转移介质，使用氧化铝薄膜降低转移介质与石墨烯的粘附力，通过调控界面力成功实现转移介质从石墨烯表面的直接剥离去除。

关键观点4: 该自动化转移系统的应用与表征

自动化转移系统实现了晶圆级石墨烯的无损、批量化、自动化转移，日均转移产能高达180片晶圆。经表征，4英寸石墨烯晶圆的转移完整度高达99%，平均载流子迁移率为14,125 cm²/V·s。此外，该自动化转移工艺在能耗、成本和环保等方面也表现出显著优势。

正文

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基于该转移工艺，研究团队设计并搭建了自动转移装置，包括自动匀胶机和自动贴合与剥离装置，能够精确控制剥离过程中的薄膜张力，实现了晶圆级石墨烯的无损、批量化、自动化转移，日均转移产能高达180片晶圆。

经表征，4英寸石墨烯晶圆的转移完整度高达99%，平均载流子迁移率为14,125 cm²/V·s。同时，在同一批次的多片晶圆中也实现了转移效果的一致性，充分验证了该自动化转移工艺的的优异重复性与稳定性。在能耗、成本和环保等方面，生命周期评估结果表明，与传统转移方法相比，自动化转移工艺在多个环境影响指标上均表现出显著优势，具有更低的环境负担和成本，提供了一种更加可持续的二维材料转移方案。

在该研究工作中，北京大学刘忠范院士、林立研究员、剑桥大学毛博阳研究员为论文共同通讯作者；北京大学张艳锋教授、谢芹工程师，北京石墨烯研究院贾开诚研究员、胡兆宁研究员等为重要合作者。

该工作得到国家自然科学基金、国家重大科学研究计划、科技部重点研发计划、北京分子科学国家研究中心等机构和项目资助，并得到了北京石墨烯研究院、北京大学化学与分子工程学院的分子材料与纳米加工实验室（MMNL）仪器平台、北京大学材料加工与测试中心的支持。

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