图为多层石墨烯MGG结构

　　石墨烯独特的电子和物理特性的组合使之在制作透明而可延伸的电子元件方面具有巨大的潜力，这将使制造新一代的精密显示器、可穿戴健康监测器或软性机器人设备成为可能。尽管石墨烯具有原子级的厚度，并具有透明、导电的优点，而且比传统的铟锡氧化物电极更有弹性，但它在微应变的作用下还是容易产生裂缝。
　　现在，来自斯坦福大学的研究人员相信他们已经找到了克服这个缺点的办法，并创造出了迄今为止最具弹性的碳基晶体管【刘等人发表于Science Advances，编号为3(2017)e1700159】。
　　该研究的第一作者刘南解释说：“为了使石墨烯导体的优异性能充分表现出来，我们在堆叠的石墨烯层之间创造了石墨烯纳米卷。”
　　由鲍哲南领导的团队将石墨烯层与其层之间的石墨烯薄片卷的组合称为‘multi-layer G/G scrolls’ 或MGG。这些石墨烯卷的长度、宽度和高度大概各有1-20微米、0.1-1微米和10-100纳米，它们是在石墨烯从一个基板移动到另一个基板的湿转移过程中自然形成的。
　　刘说：“通过使用MGG石墨烯可拉伸电极(源极/漏极和栅极)和半导体碳纳米管，我们能够得到高度透明和高度可拉伸的全碳晶体管。”
　　由团队制造的全碳设备，在拉伸应变达到120%的情况下，能够保留原有电流的60%(与电荷传输的方向平行)。据研究人员称，这是迄今为止已发现的最具弹性的碳基晶体管。
　　石墨烯卷是保证可拉伸电极卓越性能的关键，因为即使石墨烯薄片在高应变的作用下出现裂缝，石墨烯卷仍能继续提供导电的路径。
　　刘说：“综合考虑电子和光学性能以及成本问题，相比其他的导体，比如碳纳米管和金属纳米线，我们的MGG表现出了强大的优势”。
　　透明的、可伸缩的石墨烯电极在柔性电子电路中很有用，比如用于显示器的控制单元面板，或者用于电子皮肤的功能传感器和数字电路。
　　剑桥大学的Andrea C. Ferrari评论道： “这是一个非常重要的研究领域，在应用方面有多种可能性，而且鲍哲南等人所采取的方法也很有趣，很有可能流传开来。”
　　他还补充道，使用石墨烯卷和片晶混合物使电极在没有透光率或传导率显著损失的情况下进行拉伸，这是一种很好并且应该具有的概念，而且大体上并没有因为过于复杂而不适用于真正的设备。
　　刘还说：“我们现在正寻求将这种方法扩展到其他二维材料（如MoS2）的方法，并希望能够研发出可伸展的二维半导体。”

文章来自Materials Today，原文题目Graphene takes the strain in stretchable transistors。

来源：材料科技在线