上个月，nanotechweb.org在英国的Ricoh Arena考文垂参加了科学和工业活动的薄膜和涂层技术。在介绍的研究中，有两个项目主要是用金属氧化物纳米管涂层单层石墨烯。英国克兰菲尔德大学的Adrianus Indrat Aria与剑桥大学和工艺创新中心(CPI)的合作者一起，应用氧化铝形成了一个复合屏障层，而英国伦敦帝国理工学院的Peter Petrov使用了钛酸锶的独特特性，制造了一个可调节的电容器。
理论上，石墨烯应该代表一个理想的超薄阻挡层，因为碳原子之间的孔隙比氦原子半径要小。然而，在实践中，晶体的边界和缺失的原子允许蒸汽通过材料渗透，而在飞机之间的弱范德瓦尔斯键意味着即使是叠加的多个石墨烯层也能被穿透。
艾瑞亚报告的解决方案是采用CVD形成的石墨烯单层，然后使用原子层沉积(ALD)涂上25 - 50nm厚的氧化铝层。由于材料具有很强的疏水性，在单层石墨烯上实现保形涂层是很困难的。然而，Aria发现，如果在CVD阶段后立即应用该涂层，则不需要额外的种子层或石墨烯的前功能化，而石墨烯基复合材料仍然是亲水的，或者如果延长停留时间用于达到最佳的饱和条件。所制备的纳米级复合材料适用于金属钝化、器件封装和透明膜层。
虽然一层石墨烯与50纳米氧化铝成双成对，但并没有达到像OLED封装那样的高灵敏度应用所要求的极端不透气性，但在达到必要的水汽传输速率之前，cvd - ald过程可以重复。使用这种技术制造的屏障层可以适当地展示低传输速率，厚度只有几十纳米，相比于目前在电视和智能手机上使用的毫米厚的层。
除了作为屏障材料的用途外，石墨烯当然是由于其optolectronic特性而对微电子的需求。同样，在多层堆叠设备中，也可以应用于涂层和分离活性石墨烯层。这意味着在制作和加工过程中，精细的石墨烯结构可以得到保护，而且它们的性能也会随着时间的推移而保持稳定。
不可能的外延
Petrov还报道了石墨烯上金属氧化物层的沉积，但在这种情况下，材料是钛酸锶(SrTiO3)，目的是制造可调谐的电容器。研究首次揭示了石墨烯外延氧化薄膜在SrTiO3和MgO基板上的生长机理。
Petrov描述了在将CVD石墨烯层转移到SrTiO3基板上后，在顶部使用反射高能电子衍射(RHEED)辅助脉冲激光沉积技术，在顶部增加了50纳米厚的SrTiO3薄膜。高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和x射线衍射(XRD)使研究人员能够确定石墨烯上的SrTiO3纳米层与底层基片保持着一个外延的关系。单层石墨烯可防止氧化层与基体之间的电子相互作用，所以上纳米层的外延生长应该是不可能的。
Petrov解释道，答案在于石墨烯层的初始局部缺陷(如晶界)，以及在SrTiO3基底上的石墨烯的范德瓦尔斯键的性质。这些缺陷就像桥柱点，使得SrTiO3的外延生长在石墨烯上。这种SrTiO3柱的生长也增加了界面的绝对应力，导致石墨烯层的部分折叠。对装配式电容器结构的电气测试表明，尽管有孔和多层贴片，石墨烯层的电气性能没有受到影响。
——文章发布于2017年11月2日
