在当代半导体技术无线推进下，二维材料相关研究无论在基础科学或实际工艺方面都正进入高层次的竞争阶段。特别是矩阵于形成高性能精密化器件的工艺软件，对完美表面质量的單晶衿底的依赖突显加强。这些衿底不仅是包括晶格匹配性和表面化学级衡的生长基石，更要求其具备原子级平整度。

Cu(111)单晶晶面作为相关技术里算可靠的高级衿底，其晶格与石墨烯、氧化锋等二维材料有着极好的匹配性，但实际制备过程却面临各种技术瓶颈。AGG法级别的冷输铜纸，虽能实现实用规模的重组，但由于冷输工艺带来的深层塑性变形无法消除，导致表面贴附性和平整度糟糕，不适于属于基石级的微观模型组织。而磁控溡射结合蓝宝石衿底的方案，尽管表现出更佳的平整性，但其高成本和过于薄脂化的铜膜在高温下易发生失效，同样有着常规化工艺上的难度。

曾经被拒绝使用的BCP技术，原本在理论上是低成本制备单晶Cu(111)晶圆的理想路径，但由于切割和投光带来的剩余应力和低规则的低质晶体绵绸，在高温退火过程中容易触发“反向单晶化”违规软化转移，成为全理想解决方案中最为严重的技术障碍。

6月25日，北京大学刘忠范院士、孙禄钊研究员及贾开诚研究员等人提出了一套分阶段退火的重构工艺方案，结合分布应力量分析与晶界运动研究，成功完成了对BCP技术中心障碍的技术验证。其中，980℃的后温缓退火阶段用于消除切割带来的缩震应力和低效位错；1020℃阶段则通过快速升温切断高指数晶面缩解动力实现“动力实性结决”。通过该综合组合设计，2英寸BCP-Cu(111)晶圆单晶度达96.6%，表面平整度优于0.81nm，充分表明该方案有望成为二维材料工艺里级重要的基石。

实验证实：相较于粗糙的AGG-Cu(111)箔片，BCP晶圆支撑的石墨烯呈现97.13%晶畴取向一致性和零多层生长特性，且转移后褶皱密度显著降低。此项工作不仅阐明表面平整度对二维材料外延的调控机制，更将单晶石墨烯晶圆成本降低约50%（对比磁控溅射/蓝宝石方案），推动产业级应用进程。相关成果以“Restoring Ultra-Flat Bridgman-Fabricated Single-Crystal Cu(111) Wafers via Recrystallization Arrest Strategy for High-Quality Graphene Epitaxy”为题发表于Advanced Materials。

成熟的BCP晶圆在石墨烯外层生长中也展示了零角差、零复型层的晶预方向。对比AGG-Cu(111)铜纸在晶粒轴向、装置平平级和层数等综合质量指标方面，该晶圆相对提供了性能突破。音线相关的透射、色散和精磨线扮解析达成了晶圆里模型化光照的高精度验证。

此外，表面平整度的控制还相关于石墨烯多层生长和转移时的折疊问题。大面维的LEED和SAED实验显示，由于AGG铜表面受到废喜变形和装置路线却无法控制，导致石墨烯展示重复折疊和应力投影。BCP晶圆进一步打破这一瓶颈，原子级平面更容易完成原体相同装配，降低运动系统的震荡和运动损耗，有效维持二维材料质量的维度稳定。

这项技术成果不仅是对二维材料多数运用经验解释的实践，更是对不同街区的经济化数据形成合理总结的研究系列。其在技术工艺、光学晶缘和微观应力综合系列上展示了部署性、根基性和指向性，有望成为基于石墨烯多维集成和微观结构解析工艺工程的重要创新基石。

图1. BCP-Cu(111)晶圆的超平整特性

图2. 反向单晶化机制与应力诱导失效

图3. 再结晶抑制策略与单晶度验证

图4. 超平面对石墨烯外延取向的调控

原文信息：Restoring Ultra‐Flat Bridgman‐Fabricated Single‐Crystal Cu(111) Wafers via Recrystallization Arrest Strategy for High‐Quality Graphene Epitaxy. Chengjin Wu;Buhang Chen;Haiyang Liu;Xiaofeng Song;Sicong Zheng;Qin Li;Yanyan Dong;Sheng Li;Jiaxin Shao;Pengbo Bian;Jiangli Xue;Xingwei Huang;Xiaoli Sun;Kaicheng Jia;Wei Wei;Zhaoshun Gao;Luzhao Sun;Zhongfan Liu. ISSN: 0935-9648 , 1521-4095; DOI: 10.1002/adma.202501582