“六英寸单层石墨烯共场协同生长”指的是一种同时优化热场和气流场，以在6英寸（约15厘米）的绝缘衬底上直接生长出高质量、均匀单层石墨烯的先进化学气相沉积技术。 “共场协同”的含义与技术核心传统的化学气相沉积法在大尺寸衬底上生长石墨烯时，常因温度和气流分布不均，导致石墨烯薄膜质量参差不齐。“共场协同”就是为了解决这一问题而提出的策略。 “共场”：指同时精确控制两个物理场——热场（温度分布）和气流场（反应气体流速与分布）。 “协同”：指这两个场的调控不是独立的，而是相互配合，共同为碳原子在衬底表面的均匀沉积和规则排列创造理想条件。这项技术的核心是以下两种关键装置，它们协同工作以优化生长环。 为何重要：解决了什么难题？这项研究主要攻克了石墨烯产业化中的两个关键瓶颈：1. 免转移直接生长：传统方法需先在金属（如铜）上生长石墨烯，再转移到目标衬底，过程复杂且会引入污染、破损。此技术可直接在最终需要的绝缘衬底（如蓝宝石）上生长，省去转移步骤，保护石墨烯的完整性和洁净度。2. 大尺寸均匀性：将高质量生长从实验室的小尺寸（厘米级）推进到与半导体工业兼容的6英寸晶圆级别，且整片石墨烯的电学、光学性能高度一致，满足工业化生产需求。 背后的理论与应用前景 理论机制：研究通过计算模拟发现，在优化的“冷壁CVD”系统中，高温区集中在衬底表面。这既能高效催化甲烷分解，又能抑制气相中产生大的碳团簇，从而避免多层石墨烯的杂乱成核，保证了单层的均匀生长。 性能验证：用此方法生长的6英寸石墨烯晶圆，已被成功制造成顶栅场效应晶体管阵列。器件表现出优异的电学性能（室温迁移率平均值约624 cm/Vs）和高均匀性，证明了其在未来纳米电子和光电子器件中的应用潜力。 方法普适性：该“共场协同”策略被认为可扩展到其他绝缘衬底（如碳化硅、二氧化硅等）上二维材料的生长，为大规模集成电子器件提供了通用技术路线。