グラフェン材を作製する方法であって、平坦化された金属基板上にグラフェンシートを成長させる工程を有する方法。請求項1記載の方法において、前記金属基板は電解研磨され、機械的に研磨され、化学的に研磨され、または2者により研磨されたものである方法。請求項2記載の方法において、前記金属基板は電解研磨されたものである方法。請求項1記載の方法において、前記金属基板は実質的に炭素に対して非反応性である方法。請求項1記載の方法において、この方法は、さらに、前記金属基板を平坦化する工程を有するものである方法。請求項1記載の方法において、前記金属基板は銅、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、プラチナ、コバルト、ニッケルまたはいずれかの組み合わせを有するものである方法。請求項6記載の方法において、前記金属基板は銅を有するものである方法。請求項1記載の方法において、前記成長は前記金属基板を炭化水素ガスに接触させることにより達成されるものである方法。請求項8記載の方法において、前記炭化水素ガスはメタンを有するものである方法。請求項8記載の方法において、前記接触は約50~約2000°Cで生じるものである方法。請求項8記載の方法において、前記接触は約100~約1500°Cで生じるものである方法。請求項8記載の方法において、前記接触は約500~約1100°Cで生じるものである方法。請求項8記載の方法において、前記炭化水素ガスは約2000ppm未満で存在するものである方法。請求項8記載の方法において、前記炭化水素ガスは約1000ppm未満で存在するものである方法。請求項8記載の方法において、前記炭化水素ガスは約500ppm未満で存在するものである方法。請求項8記載の方法において、前記炭化水素ガスは約100ppm未満で存在するものである方法。請求項8記載の方法において、前記炭化水素ガスは約50ppm未満で存在するものである方法。請求項8記載の方法において、前記接触はおよそ常圧で生じるものである方法。請求項8記載の方法において、前記接触は常圧未満の気圧で生じるものである方法。請求項8記載の方法において、前記接触は常圧を超える気圧で生じるものである方法。請求項8記載の方法において、この方法は、さらに、前記グラフェンシートを単離する工程を有するものである方法。請求項1記載の方法において、前記単離する工程は前記グラフェンシートの少なくとも一部を露出するために前記金属基板の少なくとも一部を取り除く工程を有するものである方法。請求項1記載の方法において、前記金属基板は絶縁体または半導体の上に配置されるものである方法。請求項23記載の方法において、前記半導体はシリコンを有するものである方法。請求項1記載の方法において、前記平坦化された金属基板の粗度は平坦化されていない金属基板と比較して少なくとも2倍削減されるものである方法。請求項25記載の方法において、前記平坦化された金属基板の粗度は平坦化されていない金属基板と比較して少なくとも5倍削減されるものである方法。前記グラフェン材であって、請求項1記載の方法にしたがって作製されたものである、グラフェン材。少なくとも約80単層グラフェンを有するグラフェンシートを有する組成物。請求項28記載の組成物において、前記グラフェンシートは少なくとも1cmの特徴的なディメンションを有するものである、組成物。請求項28記載の組成物において、前記グラフェンシートは少なくとも10cmの特徴的なディメンションを有するものである、組成物。請求項28記載の組成物において、前記グラフェンシートは少なくとも25cmの特徴的なディメンションを有するものである、組成物。請求項28記載の組成物において、前記グラフェンシートは少なくとも50cmの特徴的なディメンションを有するものである、組成物。請求項28記載の組成物において、前記グラフェンシートは少なくとも100cmの特徴的なディメンションを有するものである、組成物。請求項28記載の組成物において、前記組成物のラマン2Dバンドの前記組成物のラマンGバンドに対する比率は少なくとも約2である、組成物。請求項28記載の組成物において、前記組成物は少なくとも約400cm2/V-Sの室温正孔移動度を有するように特徴付けられているものである、組成物。請求項28記載の組成物において、前記組成物は少なくとも約500cm2/V-Sの室温正孔移動度を有するように特徴付けられているものである、組成物。請求項28記載の組成物において、前記組成物は少なくとも約600cm2/V-Sの室温正孔移動度を有するように特徴付けられているものである、組成物。請求項28記載の組成物において、前記組成物は対称ラマン2Dバンドを展示するものである、組成物。請求項28記載の組成物において、前記組成物はラマンストークスGピークを1583cm-1で、対称ラマン2Dバンドを2700cm-1近辺で有するように特徴付けられているものである、組成物。請求項28記載の組成物において、前記組成物は少なくとも約85の単層グラフェンを有するものである、組成物。請求項40記載の組成物において、前記組成物は少なくとも約90の単層グラフェンを有するものである、組成物。請求項41記載の組成物において、前記組成物は少なくとも約95の単層グラフェンを有するものである、組成物。基板に支持されたグラフェン層であって、少なくとも約80の単層グラフェンを有し、前記グラフェン層は基板に直接隣接して配置されるものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項43記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記単層グラフェンは少なくとも1cmの特徴的なディメンションを有するものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項43記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記単層グラフェンは少なくとも10cmの特徴的なディメンションを有するものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項43記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記単層グラフェンは少なくとも25cmの特徴的なディメンションを有するものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項43記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記単層グラフェンは少なくとも50cmの特徴的なディメンションを有するものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項43記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記単層グラフェンは少なくとも100cmの特徴的なディメンションを有するものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項43記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記基板に支持されたグラフェン層のラマン2Dバンドの、前記基板に支持されたグラフェン層のラマンGバンドに対する比率は少なくとも約2であるものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項43記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記基板に支持されたグラフェン層は少なくとも約400cm2/V-Sの室温正孔移動度を有するように特徴付けられているものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項43記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記基板に支持されたグラフェン層は少なくとも約500cm2/V-Sの室温正孔移動度を有するように特徴付けられているものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項43記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記基板に支持されたグラフェン層は少なくとも約600cm2/V-Sの室温正孔移動度を有するように特徴付けられているものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項43記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記基板に支持されたグラフェン層は対称ラマン2Dバンドを展示するものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項43記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記基板に支持されたグラフェン層はラマンストークスGピークを1583cm-1で、対称ラマン2Dバンドを2700cm-1近辺で有するように特徴付けられているものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項43記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記基板に支持されたグラフェン層は少なくとも約85の単層グラフェンを有するものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項55記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記基板に支持されたグラフェン層は少なくとも約90の単層グラフェンを有するものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項56記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記基板に支持されたグラフェン層は少なくとも約95の単層グラフェンを有するものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項43記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記基板に支持されたグラフェン層はそのディメンションが柔軟であるように特徴付けられているものである、基板に支持されたグラフェン層。請求項43記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記基板に支持されたグラフェン層は装置において電気伝導体である、基板に支持されたグラフェン層。請求項59記載の基板に支持されたグラフェン層において、前記装置はディスプレイ、入力装置、トランジスタ、液晶ディスプレイ、光電池、有機発光ダイオードまたはいずれかの組み合わせを有するものである、基板に支持されたグラフェン層。上記に記載する課題に対応すべく、本発明はまず、平坦化された金属基板上にグラフェンシートを成長させる工程を提供する。本発明はまた組成物も提供し、当該組成物は少なくとも約80の単層グラフェンを有するグラフェンシートを含む。本発明は、本出願の開示の一部である添付の図面および例示的実施形態との関連で後述する詳細な説明を参照することにより、より容易に理解されるであろう。本発明は、本明細書に記載および/または示される具体的な装置、方法、適用、条件またはパラメータに限定されず、ならびに本明細書で使用される用語はほんの一例として特定の実施形態を説明する目的のためのみに使われており、請求する本発明を限定する意図ではないことを理解されたい。また、添付の特許請求の範囲を含む本明細書で使用される単数形a、an、およびtheはその複数を含み、特定の数値の言及は文脈において別段の明示がない限り少なくとも当該特定値を含む。本明細書で使用される用語複数は2以上あることを意味する。数値を範囲で表す場合、別の実施形態としてある特定値から別の特定値までが含まれる。同様に、先行詞約により数値を近似値として表す場合、当該特定値も別の実施形態として可能であることを理解されたい。すべての範囲はいずれも包含的かつ組み合わせ可能である。本明細書中に明確化のため異なる実施形態の環境で説明される本発明のいくつかの特徴は単一の実施形態において組み合わせて提供することも可能である。逆に、簡潔のために単一の実施形態の環境で説明される本発明の多様な特徴は別個に、またはより少ない組み合わせで提供することも可能である。さらに、数値で示される範囲には当該範囲内に含まれるすべてのあらゆる数値を含む。本出願に引用されるすべてのいかなる文書も参照することによりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。第1に提供されるのはグラフェン材を作製する方法である。これらの方法は平坦化された金属基板上にグラフェンシートを成長させる工程を適切に含む。前記平坦化は機械研磨、化学研磨、電解研磨その他同様の技術によって達成できるが、半導体業界で知られる化学機械研磨も同様に適すると考えられる。そして、機械的装置および液体またはスラリーたとえば研磨スラリーを使用して研磨することは適切である。ある実施形態においてはユーザー自身が前記基板を平坦化し、別の実施形態においてはユーザーが平坦化された基板材を購入することも可能である。本明細書の他の箇所に記載するように、電解研磨が特に適すると考えられる。前記平坦化された金属基板の粗度を削減するのに適する平坦化または研磨により、粗度は平坦化されていない金属基板に比べて少なくとも2倍、または5~10倍まで削減される。実施形態によっては、前記粗度が少なくとも約0.1倍、少なくとも約0.5倍、または少なくとも約1倍までもの削減がみられた例もある。特定の好ましい実施形態において、前記平坦化された金属基板は原子的に平坦である。原子的に平坦な金属基板は、当該基板の前記表面上に金属原子の面を有することを特徴とする。適切な金属原子の面は金属原子の単一面であろう。前記面において適切な金属原子は、たとえば金属結晶ファセットのような平面アレイに配列できる。1電解研磨スキームにおいて、金属加工部品は電解液に浸漬され、電源たとえば、DC電源の正極陽極に接続される。前記電源の負極は補助電極に適切に接続されるすなわち陰極。電流は前記陽極から流れ、前記加工部品の表面上の金属は酸化し、前記電解液で溶解する。たとえば水素放出などの還元は前記陰極で発生する。なお、電解研磨には様々な電解液を使用しうる。酸性溶液たとえば硫酸、リン酸およびそれらの混合などが適している。その他の電解研磨電解液として、無水素酸および硫酸のメタノール溶液を混合した過塩素酸塩があげられよう。炭化水素ガスに実質的に非反応性である金属基板は本方法に適している。炭化水素ガスの前記分解を促進する基板はとくに適している。銅、ロジウム、ルテニウム、イリジウムおよび同類のものはすべて適切な基板である。商業的に入手可能な銅箔は、電解研磨されると本出願で開示するグラフェン生産方法に適切な平面すなわち粗度が削減された基板を提供できるため、とくに適すると考えられる。ロジウム、ルテニウム、イリジウム、プラチナ、コバルトおよびニッケルもすべて基板として適すると考えられる。前記基板は単一の金属、または2以上の金属の混合または合金でもよい。その他基板材として適するものに炭素溶解度に特徴がある金属材があげられる。前記素材の例として、Fe/Cu、Ni/Cu、Co/Cuおよび同類のものが含まれよう。グラフェンの成長は-適切な条件下-前記基板を例えば炭化水素ガスなどの炭素含有のガスに接触させることによって達成される。前記ガスとしてメタン、エタンその他1分子毎に多重炭素を含有する炭化水素は可能である。前記成長を達成するためには化学蒸着CVDが適しており、それにより前記炭化水素ガスは反応器において前記基板に接触される。前記CVD工程の1例示的実施形態は本明細書の他の箇所に記載する。炭化水素ガスの基板への前記接触は、約50~約2000°C、約100~約1500°C、または約500~約1100°Cでも生じうる。前記温度は一定の設定温度近辺で維持されてもよいし、前記工程中に変動してもよい。たとえば前記温度は、炭化水素ガスが前記基板に接触する間に上昇する場合もあれば、前記炭化水素ガスが前記基板に接触する間に下降する場合もありうる。前記炭化水素ガスーメタンなどーは約2000ppm未満で適切に存在する。前記ガスはまた、約1000ppm未満、約500ppm未満、約100ppm未満、または約50ppm未満でも適切に存在する。いかなる特定の理論にも拘束されることなく、前記炭化水素ガスの濃度を低下させることは単層グラフェンの成長を促進する。いかなる特定の理論にも拘束されることなく、本効果は炭素が前記基板上により低速に蓄積される結果でありうるのであり、それによって今度は前記基板上に炭素原子をより計画的に集合させることが可能となる。炭化水素ガスがより高濃度であればあるほど炭素のより高速形成をもたらしうるのであり、それにより層の少ないグラフェン領域または非晶質炭素の領域をより多く形成する可能性が増加する。前記接触またはCVD工程は常圧、またはその近辺で実行できる。いくつかの実施形態において、前記工程は常圧より低い気圧、たとえば0.7、0.5、0.2、0.1気圧で実行される。別の実施形態においては、常圧より高い気圧、たとえば2気圧、3気圧、5気圧、10気圧またはより高い気圧で実行される。適切な実施形態において、アルゴンなどの不活性ガスのような非反応性ガスとヘリウムまたは窒素を混合し、前記炭化水素含有ガスと調合しうる。したがって、本発明の前記方法は前記低濃度の適切な炭素含有ガスおよびバランスをとる非反応性ガスを有する常圧CVD工程も含めた。前記ユーザーはまた、前記合成されたグラフェンを前記基板からシート形成後除去または単離することができる。これは多数の方法により達成できる。1単離方法として、保護フィルムたとえばPMMAを回転塗布その他の蒸着法によって基板の前記平坦化研磨された面上に成長したグラフェンフィルム上に適用する方法がある。前記フィルムに存在する溶媒は、完全に形成された保護フィルムを残す必要に応じ除去される。前記金属基板は-箔として存在しうるが-適切な腐食液を使用して除去される。前記金属基板の除去はその全部でも一部でもよい。その際、前記保護フィルム/グラフェンの組み合わせは別の基板に移動または適用され、前記保護フィルムは適切な腐食液の溶解または適用によって除去される。いくつかの実施形態において、前記金属基板は絶縁体上または半導体上にも配置される。これはCVDその他基板上の金属領域検索分野の当業者に知られた方法をもって前記金属基板を前記半導体または絶縁体上に配置することにより達成できる。シリコンはその上に金属を配置するのに適した基板と考えられる。半導体基板上に金属領域を配置し、続けて前記金属領域上でグラフェンシートの合成を行うことにより、ユーザーはグラフェンの前記高い伝導性とともに半導体機能も備える装置を作ることができる。本発明はまた、グラフェンシート材も提供し、当該グラフェンシート材は少なくとも約80の単層グラフェンを含む。当該組成物はまた、少なくとも約85の単層グラフェン、少なくとも約90の単層グラフェン、または少なくとも約95の単層グラフェンを含むとすることさえ可能である。いくつかの実施形態においては、前記シートは実質的にすべて単層である場合もある。シートのサイズは前記グラフェンが配置される基板のサイズにのみ実質的に拘束される。グラフェン合成は-本明細書の他の箇所で記載するように-反応器において適切に実行されるので、前記グラフェンの前記サイズの限定要因は前記合成に使用される反応器のサイズともなりうる。したがって、前記グラフェンシートは断面のディメンションたとえば、直径、長さ、幅を数ミリメートル、または数センチメートルとすることが可能である。いくつかの実施形態において、前記シートは少なくとも10cm、少なくとも約25cm、または約50cmの特徴的なディメンションを有することが可能である。あるいは、100cmまたはさらに長い特徴的なディメンションを有することさえいくつかの実施形態においては可能であろう。シートは導電性材料-金属または他のグラフェンを含む-に結合させてもよく、それにより多重グラフェンシートを含む構造を生成することができる。本発明のグラフェンシートはラマンスペクトルを適切に展示するところ、当該ラマンスペクトルにおいて前記組成物ラマン2Dバンドの前記組成物ラマンGバンドに対する比率は少なくとも約2である。当該2つのバンドの比率は2.5、3、4、またはいくつかのしたがって実施形態においてはさらに高くすることもできる。前記組成物の前記ラマン2Dバンドは適切に対称、または極めて対称に近い。前記組成物はまた、ラマンストークスGのピークを1583cm-1で、対称ラマン2Dバンドを2700cm-1近辺で適切に展示する。前記グラフェンはまた、正孔移動度の観点からも特徴づけられる。前記組成物は-室温で-少なくとも約400cm2/V-S、少なくとも約500cm2/V-S、少なくとも約600cm2/V-S、または600cm2/V-Sよりも高い値でも正孔移動度を適切に有する。本発明はまた、上述の方法にしたがって作成される材料や装置も含む。上述の方法および組成物は幅広く装置に組み込まれうる。非限定の1例として、前記ユーザーはシートグラフェンをタッチスクリーンに組み込むことができる-グラフェンは実質的に透明な伝導体であるため、前記ユーザーがディスプレイまたは入力装置上に伝導性のオーバーレイを望むような適用に使用するのが望ましい。グラフェンシートはまた、構造的に柔軟であり、ゆえに柔軟で、曲げることが可能な電子装置の前記生産を可能にする。たとえば、ユーザーはグラフェンを使用してラップトップその他コンピュータ装置のための柔軟なディスプレイを生産することができる。前記グラフェンシートはまた、電界効果を利用したトランジスタを含むトランジスタに用られることもできる。前記シートはさらに、液晶ディスプレイ、有機光電池、有機発光ダイオードおよび同類のものに組み込まれることもできる。実験結果図1a-bは、それぞれ低倍率と高倍率での未処理銅箔の光学画像である。前記銅表面はおよそ数十マイクロメートルの間隔で多数の平行線からなる方向性のある構造を示す。前記光学顕微鏡の焦点面を調整することにより、前記銅における溝が凹断面であることは他者の報告により既に確認されている。せん断/延伸方向に平行して走る線からなる溝は前記銅箔を作製するために使用される平面圧延工程の間に生成されると考えられていた。図1bはまた、前記銅表面上に粒子典型的なサイズは~50μmおよび粒界の存在を示す。図1cおよび1dは、図1aおよび1bにおいて示されるものと同じ銅箔上にCVDにより成長し、前記PMMA法を使用して酸化シリコンウエハーへと移動されたグラフェンフィルムの光学顕微鏡写真である。前記シリコンウエハー上の前記グラフェンフィルムの色は前記グラフェンの厚みを予測する資料となる。というのも、前記光学画像においてより厚みのある領域はより青く現れるすなわち、黒っぽくのである。前記移動後のグラフェンフィルムの構造図1cと前記銅箔の表面構造図1aを詳細に比較すると、後者が前者の複製であるとの仮説が立ち、そこで前記グラフェンの前記厚みのある部分は前記銅表面における深い溝に対応する。同様に前記高倍率の画像を分析すると図1bおよび1d、前記銅箔の前記より微小な粒界構造図1bもまた前記グラフェンフィルムにおける厚みの変動をもたらすと結論できる。CVD成長グラフェンにおける同様の特徴を、銅箔とグラフェン間の熱膨張の不整合により前記フィルムに生じるしわと解釈する者もいる。これは前記より厚みのあるグラフェン領域が単一の方向に沿って位置することが認められるという事実と矛盾する。前記グラフェン構造が前記触媒銅基板の前記トポグラフィーを反映するということは上記観察が当然の説明であることを提供する。さらに後述するように、前記グラフェンにおけるこれら線および粒界の複製は、平坦に電解研磨された銅基板が前記成長のために使用される場合に顕著に減少する。前記粒界および溝のある銅領域を複製する前記グラフェンフィルム領域のラマン測定は、これらの領域における炭素原子のほとんどが不規則なsp3-接合ネットワークにいることを示す。というのも、図1d差し込み図に示す前記Dバンド~1350cm-1の高強度および前記極めて弱い2Dバンド~2700cm-1からも明らかである。本明細書から明らかなように、前記触媒銅基板の粒界で不規則な炭素が形成されるという観察は、Niが前記触媒フィルムとして使用された場合に粒界領域で成長する前記高度に規則的な多層グラフェン構造と異なる粒界領域に成長したNi触媒グラフェンのラマンスペクトルは図9に示されている。Ni触媒基板上の粒界での規則的な多層グラフェンの成長は、炭素原子がステップ端、その他金属エッジを不動態化し、グラフェン成長を核にする表面の凸凹にひきつけられる事実が原因とされてきた。いかなる特定の理論にも拘束されることなく、これらの観察は銅箔上のグラフェン成長の前記メカニズムがNi上の成長メカニズムと顕著に異なり、銅上の規則的なグラフェンの前記作成はステップ端および/または表面の凸凹での核生成に依存することがより低いことを示唆する。図2a-bはAFM画像であり、いかに電解研磨が前記銅箔表面の粗度を大いに削減するかを図示する。前記購入したままの箔表面図2aは極めて粗く、深さ数百ナノメートルの溝、および前記光学顕微鏡写真図1a-bにおいてみられたものと一致する一般構造を示す。電解研磨後、前記銅表面の前記粗度は削減され図2、その幅は図2cの前記ライン走査から明らかなように10~30倍である。炭化水素ガスの濃度も前記グラフェンの厚みおよび均一性を制御する別要因である。図3は異なるメタン濃度を使用して成長し、前記PMMA法により酸化シリコン基板上に移動されたグラフェンサンプルのラマンスペクトルを示す。より高いメタン濃度のサンプル図2における下側の3つの曲線は研磨されていない銅サンプル上で成長し、他方、別のより低いメタン濃度のサンプルは研磨された銅箔上で成長した上側の3つの曲線。前記最低メタン濃度と次に低い濃度41ppmおよび163ppmの2つで成長したサンプルの作成時間は高いグラフェン被覆率を実現するため20分、他方、前記その他のサンプルの作成時間はそれぞれ10分であった。プロットされたスペクトルはすべて、前記グラフェンの厚みの多様性に関連するラマンシフトを回避するため前記フィルムの最も均一的かつ最も薄い部分と考えられる領域で得られた5つのスペクトルの平均である。前記メタン濃度が5ppt1000分の1を超えた場合、単層グラフェンの相当大きいサイズの領域は認められなかった。図3の前記ラマンスペクトルの前記Dピークは、前記サンプルに存在する前記不規則性を予測することに使用されうる。図3に示すように、メタン濃度の低下はサンプルにおいてより小さなDピーク、およびゆえにより低い不規則性につながる。単層、良質のグラフェンはまた、ラマンスペクトルによっても特徴づけられることができ、そこで前記Gピークはそれが存在する間前記2Dピークに比べて小さい。そのようなスペクトルは前記41ppmメタンサンプルにおいて示されており、2DピークのGピークに対する比率が比較的大きい。上質のグラフェンはまた、D‘ピーク前記Gピークの肩として現れうるがほとんどない、またはないことによっても特徴づけられることができる。黒鉛材の前記ラマンスペクトルにおける3つの主要なバンドは、典型的には構造情報を示唆することに使用される。1~1350cm-1でのD不規則バンドおよびD‘バンド、すなわち~1620cm-1でのサイドバンドで、これらのピークの相対的強度は前記炭素構造における不規則性の度合い、または相対的sp3炭素含有量を反映する。2~1583cm-1でのGバンド。3~2670cm-1での2DバンドまたはG’バンドで、前記Dバンドの第2高調波である。二重層または多層グラフェンのための前記2Dバンドは複数のローレンツ素子からなる非対称のピークを展示する一方で、単層グラフェンが単一の高対称性の2Dバンドを展示することは知られている。また、前記2DバンドおよびGバンドの前記相対的強度はドープされていないグラフェンサンプルの前記フィルムの厚さを表示するところ、単層グラフェンは2D強度がより高い典型的にはI2D/IG2。CVD成長が5pptより高いメタン濃度で行われる場合、相当大きいサイズの単層グラフェン領域は観察されず、前記サンプルは大きいDバンドおよび顕著なD‘サイドバンドを有する。いかなる特別な理論にも拘束されることなく、高濃度メタンが使用される場合、顕著なsp3欠陥内容を有する厚い黒鉛領域が前記銅箔表面上に成長する。前記欠陥は、前記相対的Dバンド強度によって反映されるように、前記メタン濃度が低下するに応じて減少し、前記グラフェンフィルムの前記厚み平均の顕著な減少を伴う。前記反応物質濃度における前記成長工程のこの依存は、前記グラフェンの特性において成長速度論が要因であることを示唆する。図4は41ppmメタンで電解研磨された銅箔上に合成されたグラフェンフィルムの光学画像を示す。無作為抽出の30地点で得られたラマンスペクトルは2種類のスペクトルしかみられず、地点AおよびBでのラマンスペクトルのいずれかに類似する。またラマンスペクトルはそれぞれ単層または二重層の剥離された原生黒鉛からえられたものと共通点がある剥離により生成された単層および二重層グラフェンのラマンスペクトルについては図8参照地点Bは複数層グラフェン。前記サンプルの光学顕微鏡写真の分析、ならびに単層および二重層グラフェン間の前記既知の光学コントラストによると、単層グラフェンは、41ppmメタンを含有する空気で成長した前記サンプルの少なくとも95を占める。粒子配向に関係なく、前記銅表面全体に均一で薄いフィルムが形成されるが、このことは前記グラフェン成長が必ずしも銅結晶配向に制御されないことを示唆する。図5aおよび5bはそれぞれ、41ppmメタン濃度で、受領したままの状態および電解研磨された銅箔上に成長した単層グラフェン上に作製された典型的なグラフェンFET装置のゲート電圧の関数としての抵抗のプロットである。電解研磨された銅箔400~600cm2/V-S上に成長したグラフェンサンプルの前記室温正孔移動度は、そのままの状態の銅箔50~200cm2/V-S上に成長したグラフェンの同移動度と比較して顕著に高い。この観察は、キャリア散乱が前記銅箔の表面粗度により前記グラフェンフィルムにおいて形成される前記不規則炭素領域に関係するとの仮説と整合する。前記不規則炭素含有量は、研磨された銅が触媒として使用される場合に顕著に削減され、前記成長空気において低濃度メタンを使用することによりさらに削減される。前記開示した成長工程は、その後に任意の基板への移動を伴いうるが、いずれにせよグラフェン装置の大規模統合化のための産業的微細加工法に適合する潜在性が多大にある。前記装置の伝導率および移動度をさらに上昇させる1つの方法はサンプルアニーリングによる。図5aに示すように、装置2における前記抵抗対ゲート電圧の特性測定は、当該装置の前記移動度がアニーリングによって顕著に改善される一方で、抵抗は全体的に削減されることを示す。図5bは、前記装置の抵抗行動の前記ピーク特性がより顕著になったことを示す。前記ピーク、および前記抵抗の最大値対最小値の比率はいずれも前記素材の前記電子品質を示唆する。金属表面上の黒鉛炭素の前記形成を理解するために2つのメカニズムが提案されてきた。1溶解-沈殿工程または分離工程では、炭素は前記金属フィルムにおいて可溶化され、冷却により低エネルギー形態において沈殿する。そして、2化学蒸着工程は主に、前記黒鉛材が成長する前記表面上での前駆体分子の吸着および解離を含み、前記金属フィルムにおける炭素の溶解は最小限である。銅における炭素の前記極度に低い溶解性のため、黒鉛化は銅触媒成長のための前記化学蒸着工程により支配されるだろう。さらに、異なる金属上のグラフェン成長をモデルとする近時の第一原理は、前記銅触媒工程が他の金属上の前記成長と顕著に異なることを示す。第一原理計算によると、他の金属上のグラフェン成長と対照的に、銅触媒グラフェン成長は表面の凸凹すなわち、金属ステップ端その他の欠陥が炭素吸着および成長核生成の中心として機能しない点で独特である。代わりに、核生成は前記結晶上にすでに進行できる状態にあることが認められる。炭素吸着原子は銅において自由電子のような表面状態と主に相互作用する一方で、他の金属表面には軌道混成により強力に結合し、結果的に前記銅表面上の表面拡散障壁は比較的弱くなることが認められる。かかる相違点の直接的結果は、炭素二量体が2eVを超える分だけ単離されたC吸着原子より安定的であるために炭素-炭素相互作用が銅上の前記成長を支配する一方で、炭素-炭素結合は他の金属表面上ではエネルギー的に好ましくないということである。銅上の熱性炭素吸着原子の前記環境特性に対する前記高い反応度および相対的独立性は、炭素フリーラジカルの特性と酷似する。炭化水素が高熱に加熱されると金属表面上に異なるラジカル種が形成されることを示唆する者もいれば、グラフェン成長はメチル基から生じることを示唆する者もいる。その結果生じる疑問は、銅表面上の前記熱性吸着原子核生成およびグラフェン成長は3段階1開始、2成長、および3停止反応図6を伴うフリーラジカル連鎖重合のモデルとなりうるか否かということである。前記開始段階において、メタンは高温で銅表面に吸着し、水素原子は前記メタン分子から解離して反応炭素ラジカルを前記均一結晶台およびあらゆる表面の凸凹ステップ端、大規模な溝等のいずれの上にも産出する。前記成長のすべての段階において、炭化水素種により解放された水素ラジカルは、組み換えを行い、水素ガス分子を形成する。前記連鎖平面成長段階において、表面炭素ラジカルは前記銅表面に沿って散乱し、多環炭化水素構造を形成する。当該多環炭化水素構造の反応端原子は前記結果としてのグラフェンフィルムの成長の種の役割を果たす。平坦フィルム領域上の炭素ラジカルは容易に散乱し、黒鉛sp3接合ネットワークの前記形成を可能にする。対照的に、前記金属表面その他の凸凹の谷に落ちたラジカルは大規模グラフェン構造に必要な前記表面移動度に欠けるため、前記反応の停止に伴い、欠陥のあるsp3接合ネットワークの形成をもたらす。前記形成されたポリマー本件ではグラフェンの分子量は連鎖ここでは、平面成長率Rp、kpは連鎖伝播定数対反応停止Rt、ktは連鎖停止定数の比率、すなわちグラフェンサイズ~kp/ktに比例するため、小型グラフェンフラグメントまたは非晶質炭素のみが粒界および表面性状と関連する表面凸凹において形成されるだろうと予想される。いったん完全無傷単層グラフェンフィルムが前記銅上に形成されると、前記触媒表面へのアクセスの欠如はメタンのフリーラジカル内への移動の抑圧することになり、これはさらに、前記蒸着メカニズムにおいて顕著な変化、すなわち第2のグラフェン層の形成抑制をもたらすことになる。実験メタン純度99.999、アルゴン99.999および水素99.999を含むガスはGTS-WelcoIncから購入される。銅箔厚さ50または25μmはAlfaAesarIncまたはMcMaster-CarrIncから購入された。グラフェン成長の直前に、銅箔は酸化被膜除去のために5分間超音波分解により浄化される。100エタノール、アセトン、FeCl36H2OおよびHCIなどの化学製品その他明記されていないすべての化学製品を含む溶剤はThermoFisherScientificIncから購入される。すべての化学製品は明記されていない限り、さらなる精製処理なく使用される。電解研磨前記銅箔は、自作の電気化学セルを使用して電解研磨される図2d。前記銅表面は第1にサンドペーパーで粗く研磨され、その後微細金属研磨ペーストで研磨し、続けてエタノールの中での超音波分解による浄化を行った。前記乾燥銅箔は次に金属線にはんだづけされ、その背面、端および角はシリコンゲルで覆われる。そして、前記銅箔は800mlビーカーに配置され、当該ビーカーは300mlのH3PO480および100mlのPEG分子量400、SigmaAldrichCo.から入手の溶液を含有する。前記銅箔および大型銅板はそれぞれ、作用電極および対電極-として使用された。1.5~2.0Vの電圧が前記研磨工程の間~0.5時間維持された。研磨の直後、前記銅箔は大量の脱イオン水および超音波分解で洗浄された。前記金属表面に残存するあらゆる酸は、さらに1アンモニア溶液およびエタノールでの洗浄により中和され、続いてN2で乾燥された。その後、前記シリコンゲルは切断または除去された。前記浄化銅箔は、大気による後の酸化を防止するためエタノールに貯蔵された。前記電解研磨工程という平坦化メカニズムは、主に以下の事実に依存する。すなわち、前記電流密度およびゆえにエッチ速度が前記陽極表面全域で多様に異なり、高い曲率を有する突起領域たとえば、図2dの地点Aでは他の領域地点Bと比較して高いため、前記銅箔の表面は電解研磨により平坦化され、均一化されるという事実である。原子間力顕微鏡法AFM画像化はDI3000DigitalInstrumentsInc.においてタッピングモードで行われた。化学蒸着によるグラフェンフィルムの成長CVDグラフェン成長は1インチの石英管を反応チャンバとして有する燃焼室内で行われる。典型的な成長は次の工程から成る。1前記切断銅箔を前記石英管に積載し、前記システムにAr600sccm/H2明記ない限り10sccmを10分間流し、その後反応ガスフロー二者をそれぞれの割合で前記工程の残りを通して継続する工程。2前記燃焼室を800°Cまで加熱し、前記銅箔を20分間アニールして前記表面上の有機物および酸化物を除去する工程。3前記温度を1000°Cまで上昇させ、前記望ましいメタン流量を本明細書の他の箇所に記載するように開始する工程。4前記反応時間に達した後、前記石英管を前記加熱領域から押し出して前記サンプルを急速に冷却し、その後前記メタン流量を遮断する工程。前記サンプルは室温まで冷却された後取り出された。グラフェンフィルム移動のためのPMMA法本方法を使用して、前記グラフェンをアセトンに耐性を示す基板へ移動することができる。~300nmのポリメチルメタクリレート保護薄膜PMMAC4950、MicrochemCorp.からは、前記成長基板の前記研磨された面上に成長したグラフェンフィルム上で回転塗布され、その後160°Cで20分間焼き出され、前記溶剤を除去した。前記銅基板の背面研磨されていない上のグラフェンは45W電力で2~5分間の酸素反応性イオンエッチRIEにより除去された。前記サンプルは次に、60°Cに維持された0.05g/mlの塩化鉄溶液で、銅面を下方に向けながら浮上した。前記銅は3~10時間かけて徐々にエッチングされた。前記グラフェン/PMMAフィルムは、脱イオン水を含有するシャーレ内に移動することにより洗浄され、1NHC1溶液に浮上し、0.5時間維持され、別の洗浄のために脱イオン水を含有するシャーレに移動された。前記フィルムは次に、酸化シリコンウエハー酸化層の厚さ300nmに掬い上げられたが、このとき前記PMMA面が上方を向いていた。前記サンプルは徐々に乾燥され、~30分間70°Cまで加熱され乾燥された。前記フィルムの前記基板により強度に付着させるため、PMMAの別の層が前記サンプル表面に適用され、60°Cで20分間焼き出された。最後に、前記PMMA保護層は、前記サンプルを一晩大量のアセトン55°Cに浸漬することにより除去された。グラフェンフィルム移動のためのPDMSスタンプ法PDMSスタンプを使用する本方法は、前記グラフェンを任意の基板に移動させることに使用される。Sylgard184プレポリマー20対硬化剤1の割合で測量し、プラスチックカップの中に投入された。前記成分は、2分間前記混合物が泡沫で満たされるまで撹拌することにより完全に混合され、前記泡沫はその後真空デ-ガシングde-gasingにより除去された。前記混合物はゆっくりとシャーレ内のグラフェン/銅箔サンプルの前記表面研磨された面を上方に向ける上に注入され、前記PDMSは真空オーブン70°Cで1時間硬化された。鋭利なメスが前記箔の周囲を切断することに使用された。次に、前記銅箔の背面研磨されていない上の前記グラフェンは、45W電力で2~5分間の酸素反応性イオンエッチRIEにより除去された。前記サンプルは次に、60°Cに維持された0.05g/mlの塩化鉄溶液で、銅面を下方に向けながら浮上した。前記銅は3~10時間かけてエッチングされ、その後大量の脱イオン水、そして1NHC1溶液、再度大量の脱イオン水で浄化された。前記スタンプは徐々に乾燥された後、基板上に正面を下に向けて配置され、数秒間前記スタンプの表面全体にわたって等圧力が適用された。前記スタンプはその後取り上げられ、前記グラフェンフィルムが新規基板に残存することとなる。本方法により移動したサンプルの例は図7に示す。ラマン分光法SiO2/SiまたはPDMS基板上のグラフェンサンプルのラマンスペクトルは、対物100xの514nm励起波長レーザーを使用して得られた。単層グラフェンは、その独特のラマンサインにより特定された。すなわち、ストロークGピークを1583cm-1で、単一対称2Dバンドを2700cm-1で有したのである単層および二重層グラフェンフィルムの代表的ラマンスペクトルについては図8を参照。電子ビーム描画を使用するグラフェンFETトランジスタ作製金属源およびドレイン電極、ならびにグラフェンリボンは、PMMAをe-ビームレジストとして使用する電子ビーム描画によりパターン描画された。第1に光学顕微鏡は、既製基準杭からなる30nm酸化シリコン基板上の単層グラフェンフィルムを検索するために使用された。厚さ300nmのPMMAPMMAC4950、MicrochemCorp.からフィルムは、前記製造業者から提供された標準手続およびパラメータを使用した回転塗布が適用された。電子ビームパターン描画は、30kVで動作するJOELSEM6400、およびElphyPlusコントローラを使用して照射量500μA/cm2で行われた。続けて、1対3のメチルイソブチルケトンMIBK、MicrochemCorp.およびイソプロピルアルコールの溶液の中で発現された。その後、クロム3nmおよび金50nm、いずれもR.D.MathisCo.からは気圧10-7トルの熱蒸着内の前記基板上に堆積された。前記堆積されたフィルムは取り上げられ、12時間アセトン風呂に投入し、イソプロピルアルコールで広範囲に浄化された。これにより生成された前記電気接触を伴って、上記と同じ電子ビーム描画工程をもう1回、および酸素反応性イオンエッチが使用され、ソースおよびドレイン電極の組毎に接合するグラフェンの単離されたチャネルをパターン描画した。電子移送測定装置は3端子トランジスタ構造で、前記pがドープされたシリコンウエハーがグローバルバックゲートとして使用された。ソース、ドレインおよびゲート電極は個々のプローブを使用して、Labviewを使用して制御された個別仕様の小信号プローブステーションで接触された。データ取得カードNationalInstrumentsはソースドレイン電圧を出力するために使用され、Keithley6517A流速計は前記ソースドレイン電流を読取り、前記ゲート電圧を出力するために使用された。本明細書に記載したのは、均一で化学蒸着を使用して平坦化されたたとえば電解研磨された大規模なグラフェンフィルムを成長させる方法である。非常に平坦な表面形状および前記CVD空気内の低炭素ガスたとえばメタン濃度は、前記結果としてのグラフェン材の均質性と電子移送特性に影響した。これらのパラメータを調整することにより、単層容量95を超えるグラフェンサンプルを得ることができる。このようなグラフェンサンプル上に作製された電界効果トランジスタは、室温正孔移動度を研磨されていない銅基板上で成長したそれらに比較して2~5倍の改善度を示す。フリーラジカル連鎖重合を誘因とするグラフェン成長のための動力学モデルに基づき、前記成長の前記停止段階は銅表面の前記谷に落ちたラジカルの高集光に支配され、それにより前記谷はより多量の非晶質またはターボ静的炭素およびグラフェンフラグメントを含有することになることが提案される。