在材料的合成过程中产生的杂质对所获得产品的固有特性和器件性能产生不利影响。在石墨烯中，这种影响尤其明显，考虑到石墨烯的二维性，表面污染长期以来一直是一个关键的、尚未解决的问题。在这里，我们报告了石墨烯表面污染的起源，石墨烯的表面污染主要源于高温下化学气相沉积生产，而不是在转移和存储过程中。在本文，我们展示了可扩展生产超净石墨烯（> 99％干净区域）的Cu基板体系结构的设计。易于获得的超清洁石墨烯片有助于提高光学透明性和导热性，极低的电接触电阻和固有的亲水性。这项工作不仅为石墨烯的生长开辟了前沿领域，而且为将如此获得的超洁净石墨烯薄膜用于先进应用提供了机会

Figure 1. （a）石墨烯CVD生长期间，sp²键合石墨烯的形成与富缺陷的无定形碳（a-c）之间的竞争；（b）生长后在铜箔上新鲜制备的石墨烯的AFM图像；（c）通常生长的石墨烯表面的TEM图像；插图：具有原子分辨率的干净和受污染区域的HRTEM图像；（d）使用Lorentzian线拟合分析不干净石墨烯样品中不干净（蓝线）和干净（红线）石墨烯区域的TERS光谱，以及同一区域（暗青色线）中石墨烯的原位远场拉曼光谱；插图：平滑后D波段强度的TERS映射；（e）来自正常甲烷（蓝色）和¹³C标记甲烷（红色）生长的石墨烯受污染区域的D和G带位置的统计数据；插图：同位素标记石墨烯的代表性TERS光谱；（f）TiO₂可视化后的0.3 m×1-m大小的不清洁石墨烯的照片，iPad被用作尺寸参考；插图：TiO₂颗粒修饰的石墨烯表面的暗场光学显微镜（OM）图像；比例尺：100μm。

Figure 2. （a）实验设计的示意图；插图：铜箔和泡沫之间的间隙中铜与甲烷的相互作用；（b）生长后在铜箔上新鲜制备的清洁石墨烯的AFM图像；（c）超清洁石墨烯膜的TEM图像；插图：石墨烯的HRTEM图像；（d）吸附在超洁净石墨烯和不洁净石墨烯上不同位置的TiO₂颗粒数量，误差线代表相对偏差；插图：TiO₂可视化后的米级超洁净石墨烯的照片；（e）在有（红色线）和没有（蓝色线）Cu泡沫的辅助下，在CVD长期间在边界层中收集的Cu纳米颗粒上的碳纳米颗粒（C sp。）的拉曼光谱；黄色和蓝色矩形分别代表无定形碳和石墨烯相关的拉曼峰。

Figure 3. 转移到目标基材上后，石墨烯表面非常干净：在SiO₂/Si衬底上转移的（a）不清洁石墨烯和（b）的AFM图像；（c）SiO₂基材上超洁净石墨烯（灰色，红色线）和片状石墨烯（黑色，蓝色线）的高度直方图，超清洁石墨烯的数据是从（b）图中获得的；（d）去除2H-PMMA后，SiO₂/Si衬底上转移的超净（红线）和受污染的石墨烯（蓝线）的ToF-SIM光谱图；插图（左）：2H-PMMA的结构式；插图（右）：从ToF-SIMS结果获得的超净（红色）和受污染的石墨烯（蓝色）的2H-峰强度的统计数据。

Figure 4. 超清洁石墨烯的光电性能：（a）石英衬底上单层、双层和三层超净石墨烯薄膜的紫外可见光谱；插图：将大面积超清洁石墨烯和不清洁石墨烯转移到PET基材上的照片，iPad用作尺寸参考；（b）测得的接触电阻与栅极电压的关系；（c）石墨烯电阻随栅极电压（V_g）变化的典型曲线图；插图：在1.9 K下，磁场强度为5 T时，超洁净石墨烯的纵贯（R_xx，红线）和霍尔电阻（R_xy，蓝线）。 

相关研究成果于2019年由北京大学Hailin Peng和Zhongfan Liu课题组，发表在Nature Communications（https://doi.org/10.1038/s41467-019-09565-4）上。原文：Towards super-clean graphene。