研究人员通过在绝缘基底上制备一层金属辅助层，成功实现了在绝缘基底上生长高质量石墨烯。绝缘基底-金属辅助层生长石墨烯的模式一般有两种：一种为绝缘基底-金属覆盖层表面生长石墨烯，该模式下碳源在金属覆盖层的催化作用下先在金属覆盖层表面生长石墨烯，随着高温下薄金属层逐渐蒸发脱离绝缘基底，最后石墨烯直接落在绝缘基底上（图2-40）；另一种为绝缘基底-金属覆盖层界面处生长石墨烯。

图2-40　在镀Cu石英表面生长石墨烯

目前，在绝缘基底-金属覆盖层界面处生长石墨烯已经取得了很大的进展。在绝缘基底-金属界面处生长石墨烯，可以预先将碳源置于绝缘基底与金属层之间，该模式下碳源在金属覆盖层的催化下直接生长于绝缘基底-金属覆盖层界面处。Zhuo等利用该模式成功在SiO2-Cu界面处制备了高质量石墨烯[图2-41（a）]。此外，将碳源置于金属覆盖层上表面，在CVD法过程中碳原子穿过金属层渗透到绝缘基底-金属覆盖层界面处成核、生长，然后腐蚀掉金属覆盖层，在绝缘基底表面获得高质量的石墨烯。Su等利用该模式在多种绝缘基底-Cu覆盖层界面处成功制备了石墨烯[图2-41（b，c）]。

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图2-41　在绝缘基底-金属界面处生长石墨烯

（a）铜催化SiO2上直接生长石墨烯示意图；（b）铜催化生长石墨烯示意图；（c）不同条件下石墨烯的拉曼光谱；（d）扩散-辅助生长石墨烯示意图

不同于金属Cu，金属Ni具有较高的催化活性和较强的溶碳能力。以多晶Ni薄膜作为金属覆盖层，高温下分解的碳原子溶入Ni体相中，在降温过程中，碳原子通过晶界析出在绝缘基底和Ni膜界面处形成大面积、少数层的石墨烯薄膜。Kwak等使用Ni作为金属覆盖层，利用石墨粉作为碳源，在低温甚至室温条件下，实现了在SiO2-Ni界面处制备高质量石墨烯[图2-41（d）]。通过给SiO2-Ni-C结构施加小于1MPa的压力，促使碳原子穿透到SiO2基底表面，然后在25～260℃退火1～10min，刻蚀掉Ni层后在SiO2基底表面获得了较高质量的石墨烯。

这种方法虽然实现了直接在绝缘基底上制备石墨烯，而且避免了由于转移而导致的缺陷，但是在除去金属层的过程中不可避免地引入杂质，这也会在一定程度上影响石墨烯的质量，需要进一步开发在绝缘基底上直接生长石墨烯的方法。