石墨烯基场效应管与异质结器件研究

发布时间：2021-04-02 01:20

　　在过去的十几年中,二维材料作为后硅时代最具发展前景的电子材料,引起广泛关注。其中,石墨烯具有超高的载流子迁移率,这使其在众多二维材料中脱颖而出,以期在未来集成电路中替代传统硅。此外,石墨烯可通过化学气相沉积法进行大面积制备,这是其另一大优势。但是,由于石墨烯生通常不能直接生长于目标基片上,需要进一步转移才能应用,而转移过程极易对石墨烯造成不必要的掺杂、破损和褶皱。因此,如何洁净转移石墨烯成为需要重点解决问题之一。另外,暴露在外界环境中的石墨烯表面容易吸附空气中的水、氧气等分子,造成掺杂,影响石墨烯晶体管的特性。除此之外,石墨烯本身缺乏带隙,导致传统石墨烯场效应晶体管开关比极低,严重限制其实际应用潜力,尤其对逻辑电路而言。针对以上问题,本文首先进行石墨烯生长探索,经研究发现铜表面的氧化物以及生长气流比对石墨烯生长都有影响。用APS处理铜表面30s去除铜的氧化物、气流比为Ar:H₂:CH₄=50:90:30,可以生长出连续完整的单层石墨烯薄膜,为后续器件探索提供支持。然后,针对石墨烯转移常见的杂质、破损、褶皱等问题,本文从目标基片、石墨烯/铜箔、... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

石墨烯构成其他维度材料[5]

第一章绪论3石墨烯是一种仅有单层原子厚度的二维材料，它的发现刚好填补碳同位素二维形态的空缺，石墨烯不同形式的交叠又可以形成其他维度形式的材料，比如含有五角原胞的石墨烯能形成零维的富勒烯，而按照一定形式卷曲的石墨烯会形成一维碳纳米管，而多层堆叠起来的石墨烯便形成三维石墨形式[5]，如图1-1所示。图1-2石墨烯六边形蜂窝结构石墨烯的碳原子以正六边形紧密蜂窝形式排列，如图1-2所示，由于只有一个原子层，所以石墨烯厚度只有约0.35nm厚，其上每个碳原子周边有三个碳原子，碳原子之间C-C键长为0.142nm。石墨烯中每个碳原子的四个价态中，其中有三个价态会以sp2杂化的形式进行杂化后形成三个σ键[7]，另外一个在p轨道上的自由电子形成与石墨烯平面垂直的π键。如图1-3，正因为π电子的存在使得其能在整个石墨烯平面内自由移动，因此表现出极佳的导电性能。图1-3石墨烯原子成键示意图[7]

第一章绪论3石墨烯是一种仅有单层原子厚度的二维材料，它的发现刚好填补碳同位素二维形态的空缺，石墨烯不同形式的交叠又可以形成其他维度形式的材料，比如含有五角原胞的石墨烯能形成零维的富勒烯，而按照一定形式卷曲的石墨烯会形成一维碳纳米管，而多层堆叠起来的石墨烯便形成三维石墨形式[5]，如图1-1所示。图1-2石墨烯六边形蜂窝结构石墨烯的碳原子以正六边形紧密蜂窝形式排列，如图1-2所示，由于只有一个原子层，所以石墨烯厚度只有约0.35nm厚，其上每个碳原子周边有三个碳原子，碳原子之间C-C键长为0.142nm。石墨烯中每个碳原子的四个价态中，其中有三个价态会以sp2杂化的形式进行杂化后形成三个σ键[7]，另外一个在p轨道上的自由电子形成与石墨烯平面垂直的π键。如图1-3，正因为π电子的存在使得其能在整个石墨烯平面内自由移动，因此表现出极佳的导电性能。图1-3石墨烯原子成键示意图[7]


本文编号：3114320