這種材料的先驅(qū)者是英國曼徹斯特大學(xué)的Andre Geim和Konstantin Novoselov，他們在2004年發(fā)表了他們關(guān)于這種新形式碳的突破性發(fā)現(xiàn)。從那時起他們已聲名大噪，并在2010年因他們的努力而獲得諾貝爾獎。而在他們的發(fā)現(xiàn)之後，石墨烯的研究已如雨後春筍般展開，而且這種材料的商業(yè)利益也開始起飛。然而，石墨烯將無法實現(xiàn)其在很多方面具有成為對人類有益的神奇材料的潛力，除非其能夠以工業(yè)化生產(chǎn)的過程加以大量制造。

　　Graphensic公司是瑞典Link?ping 大學(xué)的一家分拆公司，我們是目前屈指可數(shù)能夠解決這個問題的公司中的一家。我們利用獨特的制造方法與高溫制程，在SiC基板上生產(chǎn)高品質(zhì)的石墨烯薄膜。

　　Graphensic的起源

　　對於我們來說，我們公司的成立是自然進化而成。當我們還在Link？ping大學(xué)努力時，我們收到越來越多關(guān)於材料和研究合作的請求。但這些請求最終超過了我們在無財務(wù)資助的研究合作中所能夠管理的，而在當時的那個時間點，成立一家公司就成了一個明顯可行的步驟。我們在2011年底時決定了這樣做。我們不僅直接銷售制造的材料，還透過開發(fā)計劃藉由客戶銷售以發(fā)展公司。

　　利用石墨烯所開發(fā)和生產(chǎn)的產(chǎn)品，需要一個能夠穩(wěn)定且可靠地供應(yīng)此材料的方法。雖然已有幾家公司能滿足此一需求，但它們之間的主要差別之一，是他們是在不同的基礎(chǔ)上生產(chǎn)不同類型的石墨烯。所制造的石墨烯可以是單層的碳原子層（單層石墨烯），或兩層或更多層的此元素（分別是雙層和多層石墨烯）。它可以是薄片狀、或是在如金屬或SiC的基板上。Graphensic公司是世界上少數(shù)幾家能夠生產(chǎn)高品質(zhì)的碳化矽基石墨烯的專業(yè)公司之一。

　　薄片狀的石墨烯可以用不同的方法來制造。其中有透明膠帶方法，它是諾貝爾獎得主制作第一個樣本時所用的方法，另外也有化學(xué)方法，如那些任職於英國Graphene Industries公司的員工所用的方法。從成本角度做考量時，這些制程是很有吸引力的，但是其形成的石墨烯太小，而無法讓其被運用於各種電子應(yīng)用上。

　　而更大尺寸的石墨烯則是在金屬或SiC上生產(chǎn)。西班牙的Graphenea公司提供了後一種類型的產(chǎn)品，這是用來將石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移到元件活化區(qū)域上的一種彈性聚合物或矽材料。利用這種方式來運用石墨烯時，使用金屬做為基板會比用SiC還來得好，因為其可以降低基板成本。

　　那什麼是SiC的益處呢？它不是用來將石墨烯轉(zhuǎn)移到另一種材料，因為從技術(shù)的角度來看，這個轉(zhuǎn)移過程是相當具有挑戰(zhàn)性的，因為其會緊密鍵合到基板上，再加上化學(xué)品和設(shè)施的花費，因此成本很高。但grephene-on-SiC最適合用在需要有SiC基板，以形成無論是元件活化區(qū)的一部分，或是作為一個合適模板的應(yīng)用上。而這是有可能的，因為碳化矽提供了生物相容性和化學(xué)惰性。

　　利用金屬和SiC做為基板之間的主要差別是，金屬永遠是可導(dǎo)電的，而碳化矽可以是半絕緣性或具有摻雜的。這賦予了graphene-on-SiC適合用在各種電子應(yīng)用上的優(yōu)點，并可以鎖定無論是片狀石墨烯和SiC-on-metals產(chǎn)品都無法進入的市場目標。而且也有這三類產(chǎn)品都能競爭的市場。在這些情況下，制程和成本方面的問題將決定哪種型式才會是最成功的。

　　基板與制程

　　我們在6H和4H的SiC基板上生產(chǎn)石墨烯薄膜。雖然這些產(chǎn)品在商業(yè)化上可達到150mm的直徑，但仍然有一些關(guān)於基板缺陷和較大的能隙需要考慮的一些問題。由於後者的關(guān)系，我們也有興趣在石墨烯的基礎(chǔ)上開發(fā)立方碳化矽（3C-SiC）的形式。

　　在我們形成石墨烯的制程中，SiC基板具有雙重作用，既作為前驅(qū)物也同時是磊晶所需的基板。當基板在氣體環(huán)境中被加熱到1500-1600°C時，SiC的氣化物即會開始離開表面，并自行重新排列以形成緩沖層。然後石墨烯就會在其上方形成。

　　利用這種方法所形成的石墨烯本質(zhì)，會強烈地受到制程溫度的影響。當SiC氣化時，則矽與碳原子數(shù)的比例會有所變化，而且依條件的不同會有所不同。矽具有較高的蒸氣壓，因此低溫時矽相對於碳的比例會比較大，并且隨著溫度的升高而降低到接近理想的比例1。因此在這種情況下，施加如2000°C的高溫是有利的，其可以釋出相近數(shù)目的矽和碳原子。

　　此制程能夠在大面積的晶圓上產(chǎn)出高品質(zhì)的單層石墨烯。此一成功在某些程度上反應(yīng)了我們在Link？ping大學(xué)時關(guān)於SiC的堅強背景。在此機構(gòu)中，已經(jīng)在SiC的成長上發(fā)展了快20年的時間。早期被開發(fā)出來的方法，范圍從液相磊晶─這是由一項要在瑞典北部的Esrange利用探空火箭MASER7所產(chǎn)生的微重力中制造世界上第一的SiC成長所開始的計劃─到各種昇華成長的方法。

　　基板問題

　　如前所述，市售的六方晶系形式的SiC主要是用於形成石墨烯。這提供了晶體和材料行為的有趣特性。那是因為這些種類的SiC是具有極性的，其相對側(cè)是由矽或碳原子做為終止的。這樣的兩個表面在表面自由能上具有重要的差異，而這也說明了要在碳表面上制備石墨烯會比在矽表面上還面臨更大的挑戰(zhàn)。

　　而另一個挑戰(zhàn)是源於低指數(shù)晶面的不完美方向性。這個SiC基板的微小偏軸方向性創(chuàng)造了原子臺階，而且當此晶圓被加熱時，其表面會重新排列并進行一個階褶（step-bunching）的過程：初始的小臺階會轉(zhuǎn)變成較大的臺階，并具有較大的露臺和臺階邊緣。通常單層石墨烯是形成在露臺上，而雙層石墨烯則是形成在臺階邊緣。

　　表面重排是一個在碳化矽中的自然過程，其與第一層原子層重排成緩沖層。在石墨烯中，這被認為會誘發(fā)摻雜，其在某些應(yīng)用中是不被允許的。為了避免這種情況發(fā)生，一些研究人員正試圖將graphene-on-SiC曝露於某些能夠穿透到石墨烯層的元素中，并將其緩沖層改變成石墨烯層。而在此一努力中所獲得的成功，也因而創(chuàng)造出不需要緩沖層的雙層石墨烯。