通过单晶材料的异质结构集成的方式，人们能够发展先进的器件和功能体系。虽然目前人们通过外延异质结的方式集成得到活性器件结构层的相关研究得到非常大的进展，但是由于晶格常数以及晶格极性不匹配导致难以得到高质量的材料。

层转移方式是一种具有可行性的方法，但是缺点是转移材料的选择比较有限，而且转移过程存在难度。有鉴于此，麻省理工学院Jeehwan Kim、伦斯勒理工学院Yunfeng Shi、俄亥俄州立大学Jinwoo Hwang、圣路易斯华盛顿大学Sang-Hoon Bae等报道发展了纳米图案化的石墨烯作为一种优异的异质结构集成平台，这种方法能够生成类型广泛的、缺陷浓度较低、各种极性（包括极性/非极性）、各种能带（窄/宽能带）的单晶薄膜。

本文要点：1）由于石墨烯纳米图案的柔韧性和化学惰性优势，实现了一种独特的机理能够减少晶格/极性不匹配异质结材料的错配位错、穿线位错和反相界等缺陷结构。发展了一种综合性的力学理论，能够非常精确的引导形成穿越石墨烯层的裂缝结构，展示了在石墨烯纳米图案剥离外延生长层的普适方法。2）由于石墨烯图案上生长的薄膜存在的界面干扰比较弱，因此剥离材料更加可行，理论上比较了三种剥离表面层的不同方式（spalling，exfoliation，delamination）并在实验中验证，为更好的控制剥离提供机会。作者发现在生长III-V型半导体异质结的时候反相边界结构消失，因此得以构建优异的III-V异质结光电器件。理论计算结果显示，在没有悬垂键的超薄石墨烯上合成晶格失配异质结的时候能够显著降低晶格位错结构，理论结果与实验结果相符。3）这项研究展示了如何将性质不同的材料进行异质结构集成的方法，为异质结构的构建提供更丰富的材料选择空间，为设计异质材料体系提供更加广阔的空间和机会。

参考文献：Kim, H., Lee, S., Shin, J. et al. Graphene nanopattern as a universal epitaxy platform for single-crystal membrane production and defect reduction. Nat. Nanotechnol. (2022)DOI: 10.1038/s41565-022-01200-6https://www.nature.com/articles/s41565-022-01200-6

文章来源：公众号【纳米人】

氧化石墨烯：

氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。

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