用等离子体对石墨烯边缘进行选择性蚀刻
Liming Xie1, Liying Jiao, Hongjie Dai
1Department of Chemistry, Stanford University, Stanford, California 94305, USA.
Journal of the American Chemical Society
|October 7, 2010
概括
在300°C控制的等离子蚀刻选择性地蚀刻石墨烯边缘,保持基底平面. 这种方法可以产生高质量的,狭窄的石墨烯纳米带 (GNRs),具有用于电子设备的半导体特性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 表面化学 表面化学
背景情况:
- 石墨烯和石墨烯纳米带 (GNR) 是下一代电子产品的有希望的材料.
- 对GNR宽度和边缘终端的精确控制对于调整它们的电子特性至关重要.
- 现有的蚀刻方法经常引入缺陷或缺乏选择性,阻碍了设备的性能.
研究的目的:
- 开发一种使用等离子体对石墨烯和GNR进行选择性蚀刻的方法.
- 为了研究温度对石墨烯水等离子体蚀刻的影响.
- 制造狭窄的半导体GNR,具有可控尺寸和高质量的边缘.
主要方法:
- 在300°C控制的等离子反应.
- 原子力显微镜 (AFM) 用于蚀刻速率分析.
- 拉曼光谱用于缺陷分析.
- 制造GNR场效应晶体管 (FET) 设备.
主要成果:
- 在300°C的温度下对石墨烯和GNR边缘进行选择性蚀刻,基平面损伤最小.
- 蚀刻速率:单层石墨烯的0.27 ± 0.05nm/分钟,几层石墨烯的0.10 ± 0.03nm/分钟.
- 制造具有半导体行为和高开/关比 (~1000) 的低于5纳米宽的GNR.
- 确定最佳温度 (300°C),以避免基平面化或缺陷引入.
结论:
- 在300°C的控制等离子体提供了一个精确的方法,用于边缘选择性蚀刻石墨烯和GNRs.
- 这种技术可以制造出适合先进电子应用的高质量,狭窄的GNR.
- 开发的方法为无缺陷的GNR合成提供了一条途径,具有可调节的电子特性.
