来自日本和台湾的研究人员团队创建了一种新的CVD方法，使用稀释的甲烷蒸汽源和熔融的镓催化剂，在低至50°C的温度下生长石墨烯。降低石墨烯中的温度CVD合成方法可以非常有利地将石墨烯集成在各种应用中，例如将CVD生长的石墨烯直接集成到电子器件中。

该团队解释说，在硅基电子产品中，元件在石墨烯集成时可承受的温度上限约为400°C。塑料半导体器件的阈值甚至更低，塑料半导体器件在石墨烯生长过程中只能承受高达100°C的温度。在传统条件下，石墨烯生长发生在约1000℃，并且不适合直接集成到这种电子器件中。

这种新方法可以改变这种情况，因为该团队在熔融镓催化剂和稀释甲烷气氛的帮助下成功地将CVD石墨烯生长到蓝宝石和聚碳酸酯基板上。选择镓催化剂是因为它是近期石墨烯生长方法中的成熟催化剂，并且在合成石墨烯之后可以通过气体喷射容易地除去。通过将气氛气体与氮气和氩气混合物混合将甲烷稀释至5％。

研究人员使用拉曼光谱（RAMANplus，Nanophoton Corporation），扫描电子显微镜（SEM，S-4800，Hitachi High-Technologies Corporation）和高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM，JEM-ARM200F）检查了生长的石墨烯的质量，JEOL Ltd）。

新的CVD工艺能够在接近室温下（相对而言）制造高质量的石墨烯，石墨烯在50°C和100°C的聚碳酸酯基板上生长到蓝宝石衬底上。

通过碳附着到预生长的石墨烯核岛的岛边缘使得低温合成成为可能，并且导致对基板或周围组件的损坏。预先存在的核岛本身是通过常规CVD工艺或通过特殊的核转移技术在低温下使用混合物12C和13C生产的。

熔融镓催化剂的存在增强了在较低温度下的甲烷吸收，并最终导致低于300℃的0.16eV和高于500℃的0.58eV的低反应势垒。通过Arrhenius图证实了这一点。还发现镓的熔融状态足够流动以促进碳原子的增强的传输和生长。

发现与低反应势垒和低温核转移过程相关的快速生长动力学促进石墨烯的生长降至低至50℃，并且是竞争途径的结果，即镓表面的甲烷分解; 和甲烷在大量液态镓中的吸附，随后在镓中沉积。

发现这两种途径分别在高温和低温下有利，并解释了在该过程中存在弱温度依赖性和低反应势垒的原因。甲烷吸收途径也被认为是熔融镓的独特之处，因为当使用其他金属时，发现该方法是无效的，包括普通的石墨烯催化剂，例如铜和镍。

虽然在这种情况下生长局限于镓液滴 - 基底界面，但是认为镓催化剂的流体性质适用于3D物体上的共形石墨烯。