石墨烯晶圆不是好出路 应寻更多应用突破口
人们对新事物总是有很多期许和憧憬。尽管目前石墨烯材料的规模化制备还存在难点，但石墨烯产业的发展前景仍充满光明。
半导体行业被很多人视作石墨烯材料大显身手的舞台。后摩尔时代，启用新材料被认为是解决芯片性能问题、突破芯片制造物理瓶颈的出路之一。作为“黑金”和“新材料之王”，石墨烯在业界备受瞩目。
刘忠范等研究人员的最新研究进展书写了石墨烯在半导体产业应用的新篇章。一直以来，我国氮化物核心材料、器件的原始创新能力较为薄弱，核心专利技术不足。同时，由于缺乏同质衬底，氮化物材料一直通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）在蓝宝石、硅、碳化硅等单晶衬底上进行异质外延。单晶衬底的尺寸、成本、晶格失配、热失配、导热导电性等限制了氮化物材料的发展。在这种情况下，刘忠范等研发人员在玻璃衬底上采用化学气相沉积技术，发展了一系列石墨烯晶圆制备方法，通过“异构外延”减弱了氮化物对单晶衬底的依赖，对于扩大半导体外延衬底选择范围、丰富半导体异质外延概念、实现面向后摩尔时代的片上物质组装和异构集成，具有非常重大的意义。
实验人员进行检测和实验
石墨烯在后摩尔时代半导体行业的应用初见曙光，但在刘忠范看来，石墨烯材料还是应该找到自己真正的应用突破口，而不是“鸠占鹊巢”，把硅材料从半导体行业“撵走”。刘忠范表示，硅集成电路的工艺路线都是根据硅的自身性质量身定制的。如果想让石墨烯入局替代硅材料，那就必须重新打造出一条符合石墨烯材料的工艺和逻辑，这无异于天方夜谭。
“替代硅、把硅从集成电路领域踢出局很难，但是新的东西一定有自己的生存空间。”刘忠范向记者表示，尽管试图通过“石墨烯晶圆”来替代硅晶圆，在半导体行业实现弯道超车并不现实，但石墨烯材料非常有希望寻找到自己真正的应用突破口。
在半导体照明领域，石墨烯基半导体照明利用石墨烯作为III族氮化物材料（AIN、GaN）外延生长的缓冲层，能够缓解大功率LED散热等问题，进一步提高光电转换效率；在新能源汽车领域，将传统铜制充电枪头经石墨烯生长工艺处理和表面改性，烯铜充电枪可解决大电流快速充电条件下的产热和环境侵蚀问题；以柔性的一维纤维形态发挥出石墨烯独有功能，超级石墨烯纤维有望给便携式能源、可穿戴电子器件等行业带来颠覆性变化。刘忠范向记者表示，经过高温炉子处理，在玻璃纤维上长上一层石墨烯，生产出的布不仅像纸一样轻薄，还具有极好的导电性和导热性；通过喂蚕吃少量石墨烯，蚕吐出的蚕丝的强度能够超过30%，手感更好，用起来也更凉爽。
“有人把石墨烯做成电子皮肤，这也是我们正尝试做的东西。”刘忠范表示，石墨烯电子皮肤贴到人身上后，能够测量脉搏、血压和体温等人体体征，为人们的健康保驾护航。在有关医疗健康的其他领域，石墨烯水凝胶具有优良的导热、导电、抗菌性及远红外理疗功能，可用作神经修复、人工软骨、智能面膜、敷贴、医用电极；石墨烯透明电极具有优异的生物组织相容性和磁共振成像兼容性，可用来制作高性能神经接口，进行生物医疗检测。
