第四百零九章 石墨烯晶圆材料

材料和能量，是任何一种科技最底层的基础。

而且科技指数越高，对于这两种东西的性能需求也就越高。

就好像你的可控核聚变反应堆不可能简单的拿个木质或泥制的框架给它包裹起来一样，那需要各种材料以及对于能量控制的极高技术。

原始人钻木取火，现代人发电照明，当未来电能的级别不够时，还会出现什么新能源, 谁又说的定呢？

韩元制备石墨烯的过程才刚刚开始，就给各国的专家心里带来了极大的震撼。

这种将每一种材料的物理化学特性研究透彻并且能实际运用起来的科技或者说材料学简直可以说给他们打开了新世界的大门。

最关键的是，这种实际运用的方法，是他们看得见，摸得着并且以现在的理论知识完全可以做到的。

只不过以前从来没有人去这样想过。

这是思维的误区，不说常人，即便是绝大部分的科学家都难以触及这个领域。

只有极少部分的人，拥有这样敏锐的感知, 可以想到并且将其实现。

而这样的人，无论在哪个年代出现一个，都能以一己之力推动整个社会的发展。

比如牛顿，爱因斯坦，法拉第，达芬奇这里名留青史的科学家，又或者那個曾经被米国资本隐藏的大发明家尼古拉·特斯拉。

这些人对于整个社会，整个文明，整个科技的发展和影响，都无比巨大，甚至直到今天，他们建立的知识理论都还在被人研究，尚未彻底证实。

就像二十一世纪的物理学家依旧在研究‘相对论’一样，无论是广义相对论，还是狭义相对论，都还有爱因斯坦留下的预言理论未被解开的地方。

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化学实验室中，韩元守在高温冶炼炉前面。

现在正在进行第二步。

送入单晶炉中的石墨和碳化硅早已经被汽化，新形成的碳粉和石墨粉以及少量的碳化硅晶核被自动化程序送入了高温冶炼炉里面。

高温冶炼炉内充斥着大量的甲烷、乙烯等气体, 里面的气压和气体含量都是有严格要求的。

而这些碳粉和石墨粉末则平铺在高温冶炼炉里面, 铺在一层单晶镍上面。

这层单晶镍在整个过程中起到催化作用。

那些放置在上面的碳粉、石墨粉末以及碳化硅粉末会在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面，形成石墨烯。

然后通过轻微的化学刻蚀，就使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。

通过这种方式，只需要控制好温度、气压以及各项参数信息，完全可以做到自动化批量生产。

包括后续的的石墨烯薄膜和镍片基底的分离，都可以通过智能程序的来处理。

如果说在整个制造过程中还有什么缺点的话，那高纯度的单晶镍基底算一个了。

整个石墨烯的制造过程中，就属这项材料最为贵重。

毕竟高纯度单晶镍的冶炼需要单晶炉来处理，价格自然不会便宜。

单晶镍和普通镍的价格，就好比多晶硅和单晶硅之间的区别一样，两者相差了数百倍。

这也是没有任何办法的事情，普通镍因为结构和单晶镍的结构完全不同，无法用作石墨烯生成的催化材料。

韩元也尝试过想用其他的材料来代替单晶镍，他在深夜计算过不少种材料，比如铜、铁、金、CFA铜铁合金、γ镍等各种。

但都达不到要求。

其实除了这种冶炼方法外，石墨烯还有另外一种更加简单的制备方法。

那就是华国通过超高纯度的碳化硅晶片来进行处理，这种方式同样可以制造出高品质的石墨烯。

而且制造过程更加简单方便, 有一个真空冶炼炉就可以了。

但问题是，超高纯度的碳化硅晶片的生产难度和价格并不比单晶镍低多少。

而且华国也没有掌握超高纯度的碳化硅晶片生产技术, 所有的碳化硅晶片基本都依赖进口。

相比之下, 单晶镍虽然也珍贵，但因为之前的直播，可以冶炼出单晶镍的单晶炉的制造方法已经被华国说掌控了。

也就是说，华国现在能自行生产单晶镍了，或许品质在一定程度上还弱于国外一些，但满足石墨烯的生产还是可以做到的。

这也是韩元考虑过的地方。

石墨烯的生产制备技术很多，其中有不少技术比起‘气相沉积-晶核外延法’更加简单。

但简单的背后，对应的是某些高难度操作或者说需要的一些材料非常稀有。

而‘气相沉积-晶核外延法’除了单晶镍这种材料比较珍贵外，其他的材料，如高品质的石墨、碳化硅、甲烷、乙烯等都很便宜。

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化学实验室中，高温冶炼炉中的反应正在进行中。

那些铺在单晶镍基底上的粉末在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面，逐渐形成石墨烯。

而高温炉中充填的甲烷，乙烯等气体在这个过程中则起到了一定的沉积辅助以及进行清理杂质的作用。

通过控制生长参数及实验温度等条件，高温冶炼炉中规则排布的六角石墨烯片正在生成。

二十分钟的时间过去后，设置在新集成芯片计算机中的程序自动启动，通过高温冶炼炉中的芯片进行操控，控制炉内气体排出，温度降低，气压降低......

一系列的操作根本就不用韩元自己动手，编写好的程序能自动搞定。

石墨烯晶核生长结束，等待高温冶炼炉中的温度降低，韩元带上保护装备，将盛有石墨烯快的单晶镍取了出来。

透过屏幕，直播间里面的观众可以清晰的看着整块镍板黑白分明，一面黑色，一面银白。

【黑的这个就是石墨烯？】

【我记得单层石墨烯很薄吧，而且是透明的，这个怎么是这样的？】

【石墨烯不是单层的碳原子结构吗？怎么感觉这么厚？】

【我们化学实验室去年买单层石墨烯250毫克，800块。不知道批发价会不会便宜点。】

【好家伙，这么贵？石墨价格一块钱一公斤，石墨烯250毫克800块，啧啧，都是碳，咋就这么贵？】

【250毫克800块？这比钻石还贵啊。】

【说石墨烯贵的不废话吗？氢气和氚气同样是氢元素为什么一个用来充气球一个用来造氢弹？性质都不一样，制造难度也不一样。】

【半桶水本科微电子专业路过，石墨烯这几年的确是热门话题，但之前好像有了解过，石墨烯并不是一个目前芯片的一个替代方案，只是在某些领域石墨烯会更好。】

【800块250毫克，也就是一克要3200块，这还只是石墨烯单层的价格，肯定是没法用来做芯片的，如果是主播这种可以用来制造芯片的，价格估计要上万一克，好几把贵！单晶硅都没怎么夸张吧？】

【这能比吗？石墨烯目前的价格贵，是因为制造难度大，现在主播将技术直播出来了，石墨烯的价格绝对会下跌的。】

谷郋

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直播间里面的观众均好奇的盯着韩元手中的石墨烯，纷纷发表着自己的看法。

绝大部分的观众都听过石墨烯这种材料，但见过的，寥寥无几。

首先是这玩意的价格太贵，其次这玩意常人也用不上。

不过石墨烯的成品，还是有不少人都用过的。

最常见有石墨烯过滤海绵和石墨烯柔性屏。

前者被应用于高端的家庭滤水器上面，后者则应用于高端的电脑和手机屏幕上。

这两个应该是比较常见的。

相比较普通观众，各国专家观察的更加仔细。

贴合在单晶镍基底上的石墨烯，初看上去是黑色的，但仔细观察后会发现，那是因为石墨烯的层数太多而导致的颜色叠加。

如果将其从单晶镍基底上拆下来的话，整体颜色应该是半透明的，会带着一点淡淡的黑褐色。

颜色不是关键，各国专家感兴趣的，是这么大的一块石墨烯材料，是否整体都是单晶质。

这关系到这块石墨烯材料是否可以用来当做的碳基芯片的圆晶。

这才是最关键的。

石墨烯的制备并不难，但品质高、面积大、厚度适中的单晶质石墨烯制造相当难。

就这个主播手上的这一块，目测其直径超过了三十厘米。

这么大面积的石墨烯单晶材料，如果质量没有问题的话，足够拆解制造成上百块石墨烯晶圆了。

晶圆的重要性就不用多说，它是一

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块芯片最基础的东西。

硅晶芯片的晶圆就是单晶硅制造的，然后再通过掺杂、注入、刻蚀等一系列加工将其变芯片。

碳基芯片自然也不例外，材料不一样，制造方式可能也有些不同，但整体的流程却基本一直。

当然，这种仿硅基芯片的制造方法，只是碳基芯片制造方法中的一种。

目前各国常用的碳基芯片有两种制造方法。

第一种就是仿硅基芯片流程的。

第二种则是利用碳纳米管和透明石墨烯薄膜进行组合制造。

前者是研究的主流，因为后者以目前的技术来说还做不到纳米级别的制备，仅仅可以用来制造一些简单的功能芯片。

这也是很多人觉得石墨烯芯片是一个世纪骗局的原因。

因为这些人只看到了碳基芯片的一部分，和那些营销号没什么差别。

......

将石墨烯材料从高温冶炼炉中取出来后，韩元第一时间就目视检查了一下附着在单晶镍上的单晶石墨烯状态。

看一下厚薄是否均匀，有无明显裂缝等等。

当然，这只是初步的检查，等到通过化学溶剂将其从单晶镍基底上取下来后，这一块石墨烯还会通过专项设备进行检测。

中级工业设备应用知识信息给韩元带来的是完整的工业体系，对于石墨烯单晶材料的检测很是便捷。

升级过后的中央计算机中也有早已编写好的程序可以对其进行自动处理。

最终的检测数据会以报表的形式呈现出来，可以让他清楚的看到每一项数据。

而且性能远超之前的纳米级中央计算机已经够小七短暂的使用了。

借助小七的帮助，这些数据上哪些地方有异常，都能被标注出来，大大的节省了韩元的精力。

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仔细的检查了一下后，韩元皱起了眉头。

第一次冶炼出来的石墨烯单晶材料整体厚薄还算均匀，透明度目测也在标准范围内，柔软度他也试了试，连带基底极薄的单晶镍可以轻易曲折。

但这块石墨烯单晶材料上却有两条非常隐秘的裂纹，宛如一个Y字一样，横跨在整块材料中间，将其整体分成了三大块。

裂缝很隐秘，要不是他视力极好，而且又对着实验室的灯光观察了好一会，都不一定能发现得了。

从石墨烯晶材上发现了裂缝，这让韩元预感有些不妙，感觉这次的石墨烯单晶材料冶炼可能出问题了。

材料上有裂纹，最常见的可能就是材料本身自带的张力导致的。

就像水泥路面在天气过冷的时候，可能会出现一道道的裂纹一样。

想了一会，韩元还是决定先将这块石墨烯单晶材料洗出来，然后再来看看具体的情况。

不过韩元知道，这块材料大概率已经废了，没用了。

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溶解单晶镍的溶剂是预先就配置好的，花费了一点时间，韩元将石墨烯单晶材料取了下来，然后用特制的捞取器从溶液中将其打捞了上来。

或许是在溶解的过程中收到了一些损伤，也或许是其他的原因。

整体脱离单晶镍基底的石墨烯材料上的裂缝这次看起来更加明显了，就连直播间里面的观众都看到了。

【取下来后就不是黑色的了，半透明的啊。】

【感觉好薄啊，之前附着在镍板上时看起来又好厚。】

【？？我怎么感觉上面有裂纹的样子？】

【裂缝？哪里来的裂缝？我怎么没看到？】

【我也看到了，y形的。】

【楼上的仔细看，就在正中间，交叉点最明显。】

【咦，还真有裂纹？主播这是怎么回事啊。】

【制备失败了吧？】

【你见过这个主播制备材料的时候失败过吗？每次都是一次就成功了的。】

【也对，这主播就是个变态，说不定有裂纹也是正常的事情。】

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