第四百零九章:石墨烯晶圓材料

　　材料和能量，是任何一種科技最底層的基礎。

　　而且科技指數越高，對于這兩種東西的性能需求也就越高。

　　就好像你的可控核聚變反應堆不可能簡單的拿個木質或泥制的框架給它包裹起來一樣，那需要各種材料以及對于能量控制的極高技術。

　　原始人鉆木取火，現代人發電照明，當未來電能的級別不夠時，還會出現什么新能源,

　　誰又說的定呢？

　　韓元制備石墨烯的過程才剛剛開始，就給各國的專家心里帶來了極大的震撼。

　　這種將每一種材料的物理化學特性研究透徹并且能實際運用起來的科技或者說材料學簡直可以說給他們打開了新世界的大門。

　　最關鍵的是，這種實際運用的方法，是他們看得見，摸得著并且以現在的理論知識完全可以做到的。

　　只不過以前從來沒有人去這樣想過。

　　這是思維的誤區，不說常人，即便是絕大部分的科學家都難以觸及這個領域。

　　只有極少部分的人，擁有這樣敏銳的感知,

　　可以想到并且將其實現。

　　而這樣的人，無論在哪個年代出現一個，都能以一己之力推動整個社會的發展。

　　比如牛頓，愛因斯坦，法拉第，達芬奇這里名留青史的科學家，又或者那個曾經被米國資本隱藏的大發明家尼古拉·特斯拉。

　　這些人對于整個社會，整個文明，整個科技的發展和影響，都無比巨大，甚至直到今天，他們建立的知識理論都還在被人研究，尚未徹底證實。

　　就像二十一世紀的物理學家依舊在研究‘相對論’一樣，無論是廣義相對論，還是狹義相對論，都還有愛因斯坦留下的預言理論未被解開的地方。

　　化學實驗室中，韓元守在高溫冶煉爐前面。

　　現在正在進行第二步。

　　送入單晶爐中的石墨和碳化硅早已經被汽化，新形成的碳粉和石墨粉以及少量的碳化硅晶核被自動化程序送入了高溫冶煉爐里面。

　　高溫冶煉爐內充斥著大量的甲烷、乙烯等氣體,

　　里面的氣壓和氣體含量都是有嚴格要求的。

　　而這些碳粉和石墨粉末則平鋪在高溫冶煉爐里面,

　　鋪在一層單晶鎳上面。

　　這層單晶鎳在整個過程中起到催化作用。

　　那些放置在上面的碳粉、石墨粉末以及碳化硅粉末會在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面，形成石墨烯。

　　然后通過輕微的化學刻蝕，就使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。

　　通過這種方式，只需要控制好溫度、氣壓以及各項參數信息，完全可以做到自動化批量生產。

　　包括后續的的石墨烯薄膜和鎳片基底的分離，都可以通過智能程序的來處理。

　　如果說在整個制造過程中還有什么缺點的話，那高純度的單晶鎳基底算一個了。

　　整個石墨烯的制造過程中，就屬這項材料最為貴重。

　　畢竟高純度單晶鎳的冶煉需要單晶爐來處理，價格自然不會便宜。

　　單晶鎳和普通鎳的價格，就好比多晶硅和單晶硅之間的區別一樣，兩者相差了數百倍。

　　這也是沒有任何辦法的事情，普通鎳因為結構和單晶鎳的結構完全不同，無法用作石墨烯生成的催化材料。

　　韓元也嘗試過想用其他的材料來代替單晶鎳，他在深夜計算過不少種材料，比如銅、鐵、金、cfa銅鐵合金、γ鎳等各種。

　　但都達不到要求。

　　其實除了這種冶煉方法外，石墨烯還有另外一種更加簡單的制備方法。

　　那就是華國通過超高純度的碳化硅晶片來進行處理，這種方式同樣可以制造出高品質的石墨烯。

　　而且制造過程更加簡單方便,

　　有一個真空冶煉爐就可以了。

　　但問題是，超高純度的碳化硅晶片的生產難度和價格并不比單晶鎳低多少。

　　而且華國也沒有掌握超高純度的碳化硅晶片生產技術,

　　所有的碳化硅晶片基本都依賴進口。

　　相比之下,

　　單晶鎳雖然也珍貴，但因為之前的直播，可以冶煉出單晶鎳的單晶爐的制造方法已經被華國說掌控了。

　　也就是說，華國現在能自行生產單晶鎳了，或許品質在一定程度上還弱于國外一些，但滿足石墨烯的生產還是可以做到的。

　　這也是韓元考慮過的地方。

　　石墨烯的生產制備技術很多，其中有不少技術比起‘氣相沉積晶核外延法’更加簡單。

　　但簡單的背后，對應的是某些高難度操作或者說需要的一些材料非常稀有。

　　而‘氣相沉積晶核外延法’除了單晶鎳這種材料比較珍貴外，其他的材料，如高品質的石墨、碳化硅、甲烷、乙烯等都很便宜。

　　化學實驗室中，高溫冶煉爐中的反應正在進行中。

　　那些鋪在單晶鎳基底上的粉末在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面，逐漸形成石墨烯。

　　而高溫爐中充填的甲烷，乙烯等氣體在這個過程中則起到了一定的沉積輔助以及進行清理雜質的作用。

　　通過控制生長參數及實驗溫度等條件，高溫冶煉爐中規則排布的六角石墨烯片正在生成。

二十分鐘的時間過去后，設置在新集成芯片計算機中的程序自動啟動，通過高溫冶煉爐中的芯片進行操控，控制爐內氣體排出，溫度降低，氣壓降低　　一系列的操作根本就不用韓元自己動手，編寫好的程序能自動搞定。

　　石墨烯晶核生長結束，等待高溫冶煉爐中的溫度降低，韓元帶上保護裝備，將盛有石墨烯快的單晶鎳取了出來。

　　透過屏幕，直播間里面的觀眾可以清晰的看著整塊鎳板黑白分明，一面黑色，一面銀白。

　　黑的這個就是石墨烯？

　　我記得單層石墨烯很薄吧，而且是透明的，這個怎么是這樣的？

　　石墨烯不是單層的碳原子結構嗎？怎么感覺這么厚？

　　我們化學實驗室去年買單層石墨烯250毫克，800塊。不知道批發價會不會便宜點。

　　好家伙，這么貴？石墨價格一塊錢一公斤，石墨烯250毫克800塊，嘖嘖，都是碳，咋就這么貴？

　　250毫克800塊？這比鉆石還貴啊。

　　說石墨烯貴的不廢話嗎？氫氣和氚氣同樣是氫元素為什么一個用來充氣球一個用來造氫彈？性質都不一樣，制造難度也不一樣。

　　半桶水本科微電子專業路過，石墨烯這幾年的確是熱門話題，但之前好像有了解過，石墨烯并不是一個目前芯片的一個替代方案，只是在某些領域石墨烯會更好。

　　800塊250毫克，也就是一克要3200塊，這還只是石墨烯單層的價格，肯定是沒法用來做芯片的，如果是主播這種可以用來制造芯片的，價格估計要上萬一克，好幾把貴！單晶硅都沒怎么夸張吧？

　　這能比嗎？石墨烯目前的價格貴，是因為制造難度大，現在主播將技術直播出來了，石墨烯的價格絕對會下跌的。

　　直播間里面的觀眾均好奇的盯著韓元手中的石墨烯，紛紛發表著自己的看法。

　　絕大部分的觀眾都聽過石墨烯這種材料，但見過的，寥寥無幾。

　　首先是這玩意的價格太貴，其次這玩意常人也用不上。

　　不過石墨烯的成品，還是有不少人都用過的。

　　最常見有石墨烯過濾海綿和石墨烯柔性屏。

　　前者被應用于高端的家庭濾水器上面，后者則應用于高端的電腦和手機屏幕上。

　　這兩個應該是比較常見的。

　　相比較普通觀眾，各國專家觀察的更加仔細。

　　貼合在單晶鎳基底上的石墨烯，初看上去是黑色的，但仔細觀察后會發現，那是因為石墨烯的層數太多而導致的顏色疊加。

　　如果將其從單晶鎳基底上拆下來的話，整體顏色應該是半透明的，會帶著一點淡淡的黑褐色。

　　顏色不是關鍵，各國專家感興趣的，是這么大的一塊石墨烯材料，是否整體都是單晶質。

　　這關系到這塊石墨烯材料是否可以用來當做的碳基芯片的圓晶。

　　這才是最關鍵的。

　　石墨烯的制備并不難，但品質高、面積大、厚度適中的單晶質石墨烯制造相當難。

　　就這個主播手上的這一塊，目測其直徑超過了三十厘米。

　　這么大面積的石墨烯單晶材料，如果質量沒有問題的話，足夠拆解制造成上百塊石墨烯晶圓了。

　　晶圓的重要性就不用多說，它是一塊芯片最基礎的東西。

　　硅晶芯片的晶圓就是單晶硅制造的，然后再通過摻雜、注入、刻蝕等一系列加工將其變芯片。

　　碳基芯片自然也不例外，材料不一樣，制造方式可能也有些不同，但整體的流程卻基本一直。

　　當然，這種仿硅基芯片的制造方法，只是碳基芯片制造方法中的一種。

　　目前各國常用的碳基芯片有兩種制造方法。

　　第一種就是仿硅基芯片流程的。

　　第二種則是利用碳納米管和透明石墨烯薄膜進行組合制造。

　　前者是研究的主流，因為后者以目前的技術來說還做不到納米級別的制備，僅僅可以用來制造一些簡單的功能芯片。

　　這也是很多人覺得石墨烯芯片是一個世紀騙局的原因。

　　因為這些人只看到了碳基芯片的一部分，和那些營銷號沒什么差別。

　　將石墨烯材料從高溫冶煉爐中取出來后，韓元第一時間就目視檢查了一下附著在單晶鎳上的單晶石墨烯狀態。

　　看一下厚薄是否均勻，有無明顯裂縫等等。

　　當然，這只是初步的檢查，等到通過化學溶劑將其從單晶鎳基底上取下來后，這一塊石墨烯還會通過專項設備進行檢測。

　　中級工業設備應用知識信息給韓元帶來的是完整的工業體系，對于石墨烯單晶材料的檢測很是便捷。

　　升級過后的中央計算機中也有早已編寫好的程序可以對其進行自動處理。

　　最終的檢測數據會以報表的形式呈現出來，可以讓他清楚的看到每一項數據。

　　而且性能遠超之前的納米級中央計算機已經夠小七短暫的使用了。

　　借助小七的幫助，這些數據上哪些地方有異常，都能被標注出來，大大的節省了韓元的精力。

　　仔細的檢查了一下后，韓元皺起了眉頭。

　　第一次冶煉出來的石墨烯單晶材料整體厚薄還算均勻，透明度目測也在標準范圍內，柔軟度他也試了試，連帶基底極薄的單晶鎳可以輕易曲折。

　　但這塊石墨烯單晶材料上卻有兩條非常隱秘的裂紋，宛如一個y字一樣，橫跨在整塊材料中間，將其整體分成了三大塊。

　　裂縫很隱秘，要不是他視力極好，而且又對著實驗室的燈光觀察了好一會，都不一定能發現得了。

　　從石墨烯晶材上發現了裂縫，這讓韓元預感有些不妙，感覺這次的石墨烯單晶材料冶煉可能出問題了。

　　材料上有裂紋，最常見的可能就是材料本身自帶的張力導致的。

　　就像水泥路面在天氣過冷的時候，可能會出現一道道的裂紋一樣。

　　想了一會，韓元還是決定先將這塊石墨烯單晶材料洗出來，然后再來看看具體的情況。

　　不過韓元知道，這塊材料大概率已經廢了，沒用了。

　　溶解單晶鎳的溶劑是預先就配置好的，花費了一點時間，韓元將石墨烯單晶材料取了下來，然后用特制的撈取器從溶液中將其打撈了上來。

　　或許是在溶解的過程中收到了一些損傷，也或許是其他的原因。

　　整體脫離單晶鎳基底的石墨烯材料上的裂縫這次看起來更加明顯了，就連直播間里面的觀眾都看到了。

　　取下來后就不是黑色的了，半透明的啊。

　　感覺好薄啊，之前附著在鎳板上時看起來又好厚。

　　？？我怎么感覺上面有裂紋的樣子？

　　裂縫？哪里來的裂縫？我怎么沒看到？

　　我也看到了，y形的。

　　樓上的仔細看，就在正中間，交叉點最明顯。

　　咦，還真有裂紋？主播這是怎么回事啊。

　　制備失敗了吧？

　　你見過這個主播制備材料的時候失敗過嗎？每次都是一次就成功了的。

　　也對，這主播就是個變態，說不定有裂紋也是正常的事情。