污染是表面和界面技术中的主要问题。鉴于石墨烯是具有极大表面积的2D单层材料，表面污染可能会严重降低其固有性能，并严重阻碍其在表面和界面区域的适用性。然而，尚未实现用于生产保持其优异性能的清洁石墨烯膜的大规模且简便的处理方法。本文中，报告了一种有效的生长后处理方法，该方法用于选择性去除表面污染以实现大面积超净石墨烯表面。所获得的表面清洁度超过99％的超纯石墨烯可以转移到聚合物残留量显著减少的介电基材上，产生500 000 cm² V^-1 s^-1的超高载流子迁移率和118 Ω µm的低接触电阻。活性炭基皮棉辊对石墨烯污染物的强大粘附力能够成功去除污染物。

Figure 1. 超净石墨烯经活性碳涂层皮棉辊处理：a）涂有活性炭的皮棉辊用于清洁石墨烯表面的示意图；b）活性炭和石墨烯之间接触面的截面EDS图；铜箔上c）不清洁和d）超清洁石墨烯的AFM图像；e）不清洁石墨烯和超清洁石墨烯高度分布的直方图分别对应于（c）和（d）中的虚线框；f,g）通过选择性沉积TiO₂颗粒（g中的白点）大面积观察获得的超净石墨烯；比例尺：50 µm；h）清洁表面的HR-TEM图像；插图：超净石墨烯的晶格图像；比例尺：2 nm。

Figure 2. 石墨烯转移后聚合物残留的抑制：a）云母基底上不洁净石墨烯的AFM图像和b）相应的高度分布；c）云母基板上获得的超净石墨烯的AFM图像和d）相应的高度分布；e）将获得的大面积超净石墨烯薄膜转移到约4英寸大小的云母基底上；f）转移的超净石墨烯的清洁度直方图。



Figure 3. 所获得的超净石墨烯的优异电子性能：a）源极漏极电阻与沟道长度的关系；插图：经TLM测量的石墨烯晶体管阵列的SEM图像，比例尺：2 µm；b）接触电阻与栅极偏置的关系；c）hBN封装的超纯石墨烯的电阻率在T = 1.7 K时随栅极电压（V_G）的变化；插图：封装石墨烯的霍尔棒器件的光学显微镜图像；d）霍尔迁移率与背栅电压（V_G）的关系；e）（c）中器件的纵向电导率（σ_xx）与磁场B和V_G的关系。

Figure 4. 强制设计的清洁石墨烯表面的机制：a）界面力模型；b）F-C_amorphous-C_activated和F-C_amorphous-Gr的典型测量粘附力；插图：装配有无定形碳涂层微球探针的预制AFM尖端的SEM图像；比例尺：10 µm；c）使用相同的无定形碳涂层微球探针测量的C_amorphous-C_activated和C_amorphous-Graphene的粘附力直方图。

        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Adv. Mater.（DOI: 10.1002/adma.201902978）上。原文：A Force-Engineered Lint Roller for Superclean Graphene。