氧化石墨烯层保护硅免受氧化，或开启全新领域 | ACS Applied Materials & Interfaces

硅(Si)表面的天然氧化硅(SiOx)层的存在一直是混合半导体和有机电子技术的一个障碍。绝缘氧化层的存在是一个限制操作因素，它会阻止电荷转移，从而阻止一系列应用的电信号。用氟化物溶液蚀刻SiOx层会留下一个反应性的Si-H表面，在环境条件下开始重新氧化之前，它只能稳定几个小时。硅的可控钝化对于提高硅光伏效率也至关重要。

近日，科廷大学（Curtin University）的研究人员发现，将一层透明的氧化石墨烯薄层涂在硅上可以形成一个不透水的屏障，可以超过30天用来保护Si表面在环境条件下免受氧化，进而用来保护艺术品、防止金属腐蚀和生产效率更高的太阳能电池。

来自科廷大学分子生命科学学院的通讯作者Nadim Darwish博士说，虽然硅上的保护层已经被用作太阳能电池和微芯片等设备的效率增强，但形成这些保护层的过程非常复杂，需要高度专业的制造实验室。

硅太阳能电池通常需要应用一层氧化铝、二氧化硅或其他材料来提高其将阳光转化为电能的效率。我们的突破是发现氧化石墨烯与硅快速反应，而不需要外部催化剂、添加剂或复杂的程序，” Darwish博士说。

“我们发现，氧化石墨烯可以在至少30天内保护硅不受环境氧气的影响，这是在应用二维材料（如石墨烯和氧化石墨烯）的特性使硅更加高效和有用方面向前迈出的重要一步。”

该研究的共同作者、同样来自科廷大学分子生命科学学院的博士生 Soraya Rahpeima 说，这种新方法可能有助于开发新型太阳能电池，以实现更高效的发电和供电以及电子领域的许多应用。

Rahpeima 表示：“这一突破开启了一个全新的可能性领域，甚至超越了硅研究。”

例如，石墨烯和氧化石墨烯可用于保护敏感材料免受气体和周围环境(包括紫外线)的伤害。

“当应用于有价值的绘画和邮票等艺术品时，一层薄的、透明的和灵活的膜可能会保护它们免受有害光线和水分以及空气中含有的其他破坏性元素的影响，而无需用厚玻璃或保护层覆盖艺术品。”

该研究以“Impermeable Graphene Oxide Protects Silicon from Oxidation” 为题发表在ACS Advanced Materials & Interfaces 上。

◾ 文献信息 

Soraya Rahpeima et al, Impermeable Graphene Oxide Protects Silicon from Oxidation, ACS Applied Materials & Interfaces (2021). DOI: 10.1021/acsami.1c06495

参考来源：phys.org