單晶銅襯底相比于多晶襯底具有均一的表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，是二維材料、表面科學(xué)、催化等研究領(lǐng)域的理想襯底。與此同時(shí)，相較于基礎(chǔ)晶面，銅的高指數(shù)晶面具有更為復(fù)雜的表面原子排布結(jié)構(gòu)(例如平臺(tái)、臺(tái)階、扭結(jié)等)，繼而表現(xiàn)出豐富多彩的性質(zhì)和廣闊的應(yīng)用前景。因而發(fā)展出一種大面積、低成本制備高指數(shù)面單晶銅的方法十分重要。

標(biāo)號(hào)石墨烯材料研究部的研發(fā)人員發(fā)展了一種應(yīng)變工程異常晶粒生長(zhǎng)技術(shù)，將廉價(jià)易得的工業(yè)多晶銅箔通過熱退火轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗芯哂胁煌嬷笖?shù)的單晶銅箔。在退火過程中，通過襯底向銅箔引入的接觸熱應(yīng)力是導(dǎo)致高指數(shù)晶面出現(xiàn)的重要原因。此時(shí)，高指數(shù)異常晶粒的出現(xiàn)主要由銅箔的熱應(yīng)變主導(dǎo)，區(qū)別于僅由表面能驅(qū)動(dòng)的低指數(shù)晶面。研究人員通過合理設(shè)計(jì)退火爐中的溫度梯度，使得所形成的高指數(shù)異常晶粒能夠在整個(gè)銅箔中擴(kuò)展。

通過該方法制備得到的高指數(shù)面單晶銅箔可以進(jìn)一步用作制備高指數(shù)面銅基合金的模板以及二維材料外延生長(zhǎng)的襯底。研究者相信，此項(xiàng)研究將會(huì)為二維材料、表面科學(xué)、催化、電子電路等領(lǐng)域的研究提供材料基礎(chǔ)。

相關(guān)論文在線發(fā)表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.202002034)上 。