常规高温制备与后处理过程中，石墨烯晶格易发生热振动畸变、产生空位缺陷，还会与金属、氧化物基底发生界面元素扩散、化学反应，破坏本征电学与热学性能；同时高温会限制低熔点、易分解的功能材料与基底的使用，无法满足柔性电子、异质集成等前沿场景的需求。面向量子器件、柔性可穿戴设备、多维度异质结等应用方向，低温加工可很大程度保留石墨烯的本征结构特性，同时匹配多种不耐高温的基底与功能层的工艺温限，拓展石墨烯的应用边界。
1.低温化学气相沉积：通过优化前驱体供给速率、引入等离子体辅助活化等方式降低反应活化能，在远低于传统化学气相沉积的温度下实现石墨烯定向生长，可精准控制层数与晶畴尺寸，适配玻璃、聚合物等不耐高温的基底材料。
2.溶液基低温制备工艺：采用旋涂、喷墨打印、滴涂等方式将氧化石墨烯或石墨烯分散液成膜后，通过低温光还原、温和化学还原或低烘烤固化完成制备，无需高温退火处理，可实现大面积柔性器件的快速制备，还可保留表面官能团用于后续功能修饰。
3.范德华低温转移与堆叠：利用机械剥离、液相辅助转移等方式将预制备的高质量石墨烯转移到目标基底，通过低温下的范德华相互作用实现牢固结合，无需高温烧结致密化，可避免界面杂质引入，支持多层二维异质结构的精准组装。
低温加工制备的石墨烯性能与应用优势：
1.本征性能保留度高：低温环境下晶格热振动弱，加工过程中引入的缺陷密度低，载流子迁移率、热导率等本征特性可接近理论水平，满足高频晶体管、量子探测等高精度器件的性能需求。
2.多材料集成兼容性强：全程加工温度低，不会对有机半导体、钙钛矿、低维硫化物等脆弱功能层造成热损伤，可构建石墨烯基多功能异质结器件，拓展其在光电探测、神经形态计算等领域的应用场景。
3.柔性场景适配性好：工艺全流程温控友好，可直接在聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯等柔性基底上完成制备，支撑可穿戴传感器、柔性储能器件、电子皮肤等产品的应用。
石墨烯低温加工的当前发展挑战与未来方向：
1.大面积成膜均匀性调控：低温下成膜过程的动力学受限，易出现厚度不均、晶畴取向杂乱等问题，需进一步优化工艺参数与辅助场调控方案，提升大面积制备的一致性。
2.量产工艺的制备效率提升：现有低温工艺多为批次式生产，难以满足工业化大规模制备的需求，需开发连续化、卷对卷的低成本低温工艺，降低制备成本。
3.低温界面缺陷的精准抑制：异质堆叠过程中低温界面易存在空隙、电荷陷阱等问题，需发展原位表征与界面修饰技术，实现界面性能的按需调控，提升异质器件的稳定性。
更新时间：2026-09-24 
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