第四百零八章：华国专家的叹息
碳基芯片和生物芯片在本质上有极大的差别，尽管人体对碳基芯片的排异性不高，但也不代表人体可以无任何后遗症植入碳基芯片。
其实在很早之前得到‘碳基集成电路板制备信息’的时候，韩元就想过利用这项技术来造福那些残疾人或者生理有缺陷的人。
但仔细考虑过后，他最终还是放弃了这个想法。
无他，这项技术会被一些别有用心的人利用。
举个很简单的例子。
当你某一天走在大街上的时候，被人一板砖拍晕了, 然后被植入了一颗芯片，自此以后，你的整个后半生就被人控制了。
甚至包括你的记忆，都是人工合成的虚假记忆。
比如你上了12小时的班，但老板却给你植入了已经休息12個小时的记忆。
这种事情，想想就可怕。
.......
化学实验室中，韩元并没有搭理直播间里面观众的询问, 而是转移了话题。
拍摄装置对着实验桌上准备的好的器材和材料，将其一一拍录到直播间里面。
观众可以清晰的看到每一项材料上的标签以及对应器材的名字。
石墨、碳化硅、甲烷、高温冶炼炉、.......
拍摄了一下准备好的设备, 韩元开口道：“桌上的这些材料和设备，是这次冶炼石墨烯所需要。”
“除此之外，还有一个单晶炉因为设备过大，并没有在这里，使用的时候大家就能看到了。”
“石墨烯的用途，我就不多说了，除了用作碳基芯片的基底材料外，还有各种其他的用途。”
“这次合成石墨烯材料，主要说一下使用的方法以及制造过程需要注意的细节。”
顿了顿，韩元伸手从桌上拾起装有石墨的玻璃瓶，用镊子从中间夹出来一块，道：
“我手上的这个，就是制造石墨烯的主要原材料‘石墨’”
“大家都知道，碳的同素异形体很多，石墨烯和石墨是其中两种。”
“这两种材料, 除了它们都是碳的同素异形体外，它们之间还有着紧密关联。”
“准确的来说, 石墨烯是石墨的一个原子层，它是一层sp2键合的碳原子排列成六角形或蜂窝状晶格材料，是构成石墨的主要成分。”
“石墨烯的制备，其实相当简单。”
“在二十一世纪初，日不落国的两位科学家发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。”
“他们从利用一种特殊的胶带，能石墨中剥离出石墨片。”
“然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。”
“就这样不断地这样利用胶带撕扯石墨薄膜，粘在胶带上的薄片会越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。”
“只不过这种方式得到的石墨烯并没有什么用途，因为它们粘界在胶带上无法取下，而且单层的石墨烯也太过脆弱且并不完整。”
“虽然两位科学家制造出来的石墨烯层无法使用，但这激起了人们对石墨烯的兴趣。”
“自此之后，石墨烯的制备方法就层出不穷，如微机械剥离法、化学气相沉积法、氧化-还原法、溶剂剥离法、高温还原、光照还原......等等多种。”
“这些制造石墨烯的方法都各有各的优点和缺点。”
“比如微机械剥离法，它的优点是可以制备出高质量石墨烯, 但缺点是存在产率低和成本高的不足, 无法满足工业化和规模化生产要求, 所以只能作为实验室小规模制备。”
“而我今天制备石墨烯使用的，是一种结合了化学气相沉积法和晶核外延法优势的方法。”
“它叫做‘气相沉积-晶核结晶法冶炼法’。”
“这种方法可以制备高品质，大面积的石墨烯。”
“而且两者结合，又分别避免了各自的缺点。”
“比如晶核外延法制备出来的石墨烯虽然具有高品质、较高载流子迁移率的特性，但它观测不到量子霍尔效应。”
“至于量子霍尔效应，简单的来说，就是有这个效应的话，晶体管和电子学器件的耗能会降低不少。”
“碳基芯片的能耗较低，一部分原因就是因为量子霍尔效应，它的存在，会让磁场对导体中的电子产生一个横向的作用力，从而在导体的两端产生电压差，有效增加电子的运输。”
“而通过‘气相沉积-晶核结晶法冶炼法’制备出来的石墨烯，弥补了晶核外延法的缺点，更适合用来制备碳基芯片的底层材料。”
“好了，多余的话就不用说了，剩下的一些介绍，我会在制备过程中讲解的。”
说着，韩元将手中的石墨放回了玻璃瓶中，带着这些材料和设备来到了化学实验室另一个房间中，这里面有一台单晶炉。
‘气相沉积法’是冶炼材料中的一种办法，主分类在化学冶炼下面，这也是他用的最多，最熟悉的一种方法。
至于多出来的晶核结晶步骤，只要选好了结晶的材料，这也并不算很难。
如果说这种方法冶炼石墨烯有缺点的话，那应该就是冶炼过程中使用的冶炼设备比较贵了。
无论是高温冶炼炉还是单晶炉，一台的价值都要大几百万甚至上千万。
不过‘气相沉积-晶核延伸冶炼法’还有一个很大的优点。
那就是这种办法可以实现智能管控，也就是在设定好冶炼温度、冶炼时间、通入晶核等各种条件后，可以通过人工智能程序进行管控。
整个过程绝大部分都可以实现无人管理。
韩元不会折腾出一种很复杂的石墨烯冶炼方式，因为这不值得，无论是对于他来说，还是对于现实中的各国来说都不值得。
毕竟现实各国手中也不是没有石墨烯批量生产的办法。
比如米国德州州立大学的华裔教授于庆凯和普度大学助理教授陈勇研发的单晶扩展外延法（晶核延伸法中的一种）就可以批量生产出石墨烯。
只不过同样有着造价高，生产出来的石墨烯层偏厚等缺点。
石墨烯的批量生产技术并不是什么黑科技，各国都有研究也都有掌握。
只不过难的是生产出大面积、高品质且无晶界的石墨烯。
.......
实验室中，韩元处理着手中的石墨、碳化硅等材料。
‘气相沉积-晶核延伸冶炼法’制备石墨烯虽然对设备要求很高，但对于环境的要求并不算很高。
迁移后的化学实验室里面的房间均是百级无尘实验室，完全可以满足需求。
所以韩元可以直接在化学实验室中进行处理。
石墨和碳化硅清理掉肉眼的可见的杂质，清理掉长时间存放导致的表面氧化层和腐化层，而后投入专用的溶液中浸泡五分钟，再洗涤一次。
趁着处理石墨和碳化硅材料的时间，韩元将制备石墨烯的设备整体组装起来。
需要的设备并不多，一个高温冶炼炉和一个单晶炉，就这两个设备。
这两设备是连接在一起的，单晶炉冶炼出来的单质碳和高纯度石墨粉末可以通过传送带直接送到高温冶炼炉中。
在石墨烯没有冶炼出来之前，整体封闭，而且在冶炼过程中，还会通过投入甲烷、乙烯等气体更进一步的提纯，所以才对外部环境的要求不高，不需要顶级的无尘工作室。
......
化学气相沉积法冶炼材料对于韩元来说是再熟悉不过的步骤。
清理完成后的石墨和碳化硅被投入了单晶炉中。
韩元调整好各项参数，启动了冶炼设备。
单晶炉中的温度在高变频高电压电流的支撑下迅速升高，数分钟后，便达到了五千度。
这个温度下，无论是石墨还是碳化硅材料都会被汽化。
设备开启后，韩元站在一旁等待着汽化完成，顺便讲解一下制备石墨烯过程中需要注意的地方：
“在石墨烯的制备过程中，有一些需要注意的地方。”
“比如单晶冶炼炉设备，它的作用是将石墨气化，进一步提纯，变成单质碳或者高纯度石墨粉末。”
“在这里，需要单晶炉内是真空，且需要将温度提升到超过五千度，让石墨汽化，进而形成纯度更高的碳粉或者石墨粉末。”
“而高温冶炼炉的作用则是将提纯后的石墨粉末和单质碳重新气化，然后在底盘上的单晶晶核上重新进行层次生长，这样就可以得到高品质的石墨烯块。”
闻言，直播间里面有些敏锐的观众立即提出了自己的疑惑。
【要活的高纯度的碳粉或者石墨粉末的话，只添加石墨不就可以了吗？为什么要添加碳化硅进去？】
直播间内有观众提出了自己的问题，引得其他观众也朝上面思考，顺带纷纷提问。
韩元看到弹幕，笑道：“如果要单纯的制备高纯度的石墨粉的话，当然是只需要加入石墨了。”
“但我最终的目的是生产石墨烯，而在这个过程中，碳化硅的作用，是作为石墨烯生产过程中的晶核作用的。”
“在超过五千度的高温下，碳化硅同样会汽化成极为细小的颗粒。”
“这些颗粒混杂在石墨粉末和碳粉中，在高温冶炼炉中，会以它们为核心晶核，进而生成无晶界的石墨烯层块，可以进一步的提升石墨烯的质量。”
“而且碳化硅是半导体材料，少量的掺杂在石墨烯底层中并不会影响最终芯片的质量。”
对应的解释说出，弹幕上顿时一片‘原来如此’‘是这样啊’‘懂了’之类的词语。
但实际上，直播间内绝大部分观众其实都只听懂了一部分，那就是可以提升石墨烯的质量。
至于为什么，这些人是不清楚的。
相反，蹲守在直播间内的各国科学家在听到韩元的解释后顿时眼前一亮，脑海中的思路瞬间被打开了。
特别是华国研究石墨烯相关的专家，更是眼神一瞬不瞬的死死盯着直播画面。
这个世界上除了极少部分，比如单晶硅一类的材料外，绝大部分的材料都有晶界的存在。
晶界的存在，对于材料来说有好处也有坏处。
它的存在有时候可以增加材料韧性，降低材料的熔点等等。
但在芯片中，晶界并不是什么好的存在，因为它会降低芯片的性能。
这就是为什么硅基芯片的制造需要人们花费大力气制造单晶炉并制备单晶硅了。
就是因为单晶硅整体没有晶界的存在，可以提升芯片的性能。
石墨烯材料也是一样。
如果要用石墨烯制造碳基芯片的话，石墨烯层中的晶界，就是第一个问题。
在这个问题上，华国其实已经找到了对应的解决办法。
其解决办法其实和韩元这边使用的有些类似。
他们通过加热碳化硅，通过加热单晶6H-SiC（六方碳化硅）脱除Si，然后在单晶碳面上分解出石墨烯片层。
具体制造方式是将经氧气或氢气刻蚀处理得到的样品在高真空下通过电子轰击加热，除去氧化物。
然后用俄歇电子能谱确定表面的氧化物完全被移除后，将样品加热使之度升高至1250~1450℃后保持二十分钟，从而形成极薄的石墨层，最后通过微机械剥离法得到石墨烯层。
这样制得的石墨烯层品质很高，而且没有晶界的存在，可以用制造碳基芯片。
可这种方式无法量产不说，高纯度的六方碳化硅单晶也主要依赖进口。
这在很大程度上限制了碳基芯片的发展。
华国的专家一直都在想办法解决这个问题，但截止到目前都没有太大的进展。
他们从没有想过，碳化硅还可以这样用，而且真相距离他们可以说仅有一步之遥。
想明白这些话，蹲守在屏幕前的专家望着直播间的那道人影叹了口气。
从这件事上，他们再次看到自己和对方的差距，看到了科技上，以及两边对于某些材料性质认知上的差距。
有时候他们距离终点可能就只有一步之遥，但往往这一步上堵塞着大量的杂物。
他们在搬离这些杂物的过程中浪费了大量的时间，而对方却直接‘一把火’将这些杂物垃圾直接烧掉了。
这个比喻虽然有些不恰当，但可以说很是形象了。
........
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