单晶石墨烯晶片的控制生长在双边无基质上
Yeshu Zhu1,2,3, Jincan Zhang1,2,4, Ting Cheng5
1Center for Nanochemistry, Beijing Science and Engineering Center for Nanocarbons, Beijing National Laboratory for Molecular Science, College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, Beijing, 100871, P. R. China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|October 25, 2023
概括
研究人员开发了一种新方法来消除铜 (Cu) 薄膜中的双边界,从而实现高质量的单晶石墨烯 (SCG) 晶圆生产. 这一突破为大规模电子和光电子领域的SCG带来了进步.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 固态物理 固态物理
背景情况:
- 单晶石墨烯 (SCG) 晶片对于先进的电子和光电子非常重要,因为它们具有卓越的性能和兼容性.
- 目前的SCG合成方法依赖于单晶Cu111) 基板,但现有的Cu111) 薄膜含有双边界,损害了石墨烯质量.
- 这些双边界来源于由磁铁喷射在蓝宝石晶片上制备的Cu薄膜.
研究的目的:
- 开发一种消除铜 (Cu) 膜中的平面内双边界的方法.
- 为了生产高质量,大面积的单晶Cu111晶片,适合表轴石墨烯生长.
- 为了增强合成单晶石墨烯晶片的结晶性和电子特性.
主要方法:
- 在温度梯度下设计的纹理,以诱导异常的粒度生长.
- 利用外平面粒度边界的迁移来消除内平面双边界.
- 通过化学蒸气沉积,在由此产生的无缺陷单晶Cu{111) 基板上生长SCG.
主要成果:
- 实现了4英寸的Cu(111) 晶片,晶度约为95%,并消除了平面内双边界.
- 在这些改进基板上生长的SCG晶片显示出增强的结晶性,超过97%的域对齐.
- 合成的SCG晶片显示出高平均载体流动性 (高达7284cm2V-1s-1),在4英寸的面积上具有均的板材阻力.
结论:
- 温度梯度回火方法有效地消除了Cu薄膜中的双边界,使高质量的单晶Cu111晶圆制造成为可能.
- 这一进步显著提高了SCG晶片的晶度和电子性能.
- 开发的技术为下一代电子和光电子产品的SCG批量生产铺平了道路.
