高分辨透射電子顯微鏡觀察表明，僅僅是在一個30納秒的激光脈沖后，碳化硅（SiC）襯底就融化并分離成了碳層和硅層。更多的脈沖導致碳層組織成石墨烯，而硅以氣體的形式離開。

我們所有的智能手機都有閃閃發(fā)光的AMOLED顯示屏。在這些顯示屏的每一個像素背后都隱藏著至少兩個用激光退火技術批量制造的硅晶體管。傳統(tǒng)的方法通常使用高于1000°C的溫度來制造它們，而激光技術可以在低溫下達到相同的結果，甚至是在塑料基板（熔化溫度低于300°C）上。有趣的是，類似的工藝也可以被用來產生石墨烯晶體。石墨烯是一種由碳制成的強而薄的納米材料，其導電性和導熱性引起了世界各國科學家的關注。

基礎科學研究所（IBS）多維碳材料中心KEONJaeLee教授的研究小組和韓國先進科學技術研究院（KAIST）CHOISungYool教授的團隊發(fā)現了采用激光誘導固相分離單晶碳化硅（SiC）來合成石墨烯的機制。這篇發(fā)表在《自然通信》上的研究論文，闡述了這種激光技術是如何能將一種復雜的化合物（碳化硅）分離成碳和硅的超薄元件的。

雖然幾個基礎研究了解了準分子激光在轉化元素材料如硅時的效應，但是因為化合物相變的復雜性和超短的處理時間，激光與更復雜的化合物如碳化硅之間的相互作用還很少被研究。

通過高分辨率顯微圖像和分子動力學模擬，科學家發(fā)現，一個30納秒的氯化氙準分子激光單脈沖輻照可以融化SiC，從而導致液體SiC層的分離，得到在上表面的一個無序的具有石墨域的碳層（約2.5納米厚）和一個在碳層下面的多晶硅層（約5納米）。施加額外的脈沖會導致分離的硅升華，而無序的碳層轉化成多層石墨烯。

“這項研究表明，激光與物質相互作用的技術可以成為下一代二維納米材料的一個強大的工具，”Keon教授說。Choi教授補充說：“用激光誘導復雜化合物的相分離，將來可以合成新類型的二維材料。”IBS的Keon教授隸屬于KAIST的材料科學與工程學院，而Choi教授則隸屬于KAIST的電氣工程學院以及石墨烯研究中心。