ECR等离子体各向异性刻蚀单层石墨烯的研究

发布时间：2021-09-05 00:36

　　从实验室成功制备出以来,石墨烯以其特殊的线性能带结构和优异的电学、热学、光学与机械性能,成为了当今世界的科技前沿和研究焦点。它被认为是未来集成电路的替代材料,在可控、大规模生产石墨烯基器件的制造方面具有巨大的潜力,能够实现工艺制程向“埃”的数量级过渡。石墨烯在物理学和电学方面的应用上,可能会表现出很多惊人的结果,但目前这些应用只能通过石墨烯纳米带或纳米线等其他纳米结构才能实现。因此,我们必须找到一种可靠的方法,能够在可控的情况下产生有特定尺寸、几何形状和特定晶向边缘的石墨烯纳米结构。由于石墨烯是一种超薄的二维纳米材料,对石墨烯进行刻蚀是最好的途径。干法等离子体刻蚀技术是微电子领域中图案转移的基本工艺,也是石墨烯刻蚀的常用工艺,可以实现石墨烯的各向异性刻蚀,同时也可以对石墨烯的边缘的手性进行控制。目前,对石墨烯进行刻蚀的等离子体源通常是电容耦合等离子体（CCP）和电感耦合等离子体（ICP）,采用高密度、能量可控的微波电子回旋共振等离子体（微波ECR等离子体）刻蚀石墨烯还没有相关的研究。此外,现有的等离子体刻蚀石墨烯工艺中,所使用的刻蚀气体较为单一,不利于多种环境中的应用。相比于少层石墨烯... 

【文章来源】：北京印刷学院北京市

【文章页数】：53 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 等离子体基本原理和放电方式
    1.2 微波ECR等离子体的特定和应用
    1.3 等离子体刻蚀的现状和现存的问题
        1.3.1 等离子体刻蚀概述
        1.3.2 等离子体刻蚀机制
        1.3.3 等离子体刻蚀体系类型
    1.4 石墨烯的基本特性、应用和研究现状
        1.4.1 石墨烯的结构
        1.4.2 石墨烯的性能
        1.4.3 石墨烯的应用
        1.4.4 石墨烯的刻蚀方法和存在的问题
    1.5 课题的目的、意义及研究内容
        1.5.1 课题研究的目的与意义
        1.5.2 主要研究内容
2 实验装置和石墨烯表征设备
    2.1 微波ECR等离子体装置
    2.2 石墨烯刻蚀的工艺流程
        2.2.1 薄膜处理工艺
        2.2.2 刻蚀的工艺流程
    2.3 薄膜的分析与表征方法
        2.3.1 成分
        2.3.2 表面形貌
        2.3.3 刻蚀速率测量
        2.3.4 电学性质测量
3 石墨烯的刻蚀特性研究
    3.1 H_2等离子体
        3.1.1 放电参数与变量
        3.1.2 刻蚀反应路径和机理分析
    3.2 O_2等离子体
        3.2.1 放电参数与变量
        3.2.2 刻蚀反应路径和机理分析
    3.3 N_2等离子体
        3.3.1 放电参数与变量
        3.3.2 刻蚀反应路径和机理分析
    3.5 混合气体对石墨烯的各向异性刻蚀行为研究
        3.5.1 放电参数与变量
        3.5.2 刻蚀反应路径和机理分析
    3.6 本章小结
4 结论与展望
    4.1 本文的主要研究成果与结论
    4.2 本文的创新之处
    4.3 进一步的工作展望
参考文献
作者攻读学位期间取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]新型机械解理方法在二维材料研究中的应用[J]. 许宏,孟蕾,李杨,杨天中,鲍丽宏,刘国东,赵林,刘天生,邢杰,高鸿钧,周兴江,黄元.  物理学报. 2018(21)
[2]石墨烯纳米片磁有序和自旋逻辑器件第一原理研究[J]. 池明赫,赵磊.  物理学报. 2018(21)
[3]石墨烯与金属的欧姆接触理论研究[J]. 蒲晓庆,吴静,郭强,蔡建臻.  物理学报. 2018(21)
[4]快速电化学剥离天然脉石墨制备石墨烯用于透明导电薄膜的研究[J]. 后浩,代文,孙红岩,赵文杰,林正得,周红洋.  表面技术. 2018(09)
[5]化学气相沉积法制备石墨烯晶畴的氧气刻蚀现象研究[J]. 王彬,李成程,孟婷婷,王桂强.  人工晶体学报. 2017(06)
[6]石墨烯单晶的自组装:第一个二维超有序结构[J]. 刘忠范.  物理化学学报. 2016(07)
[7]石墨烯在太阳能电池中的应用[J]. 姜丽丽,鲁雄.  无机材料学报. 2012(11)

博士论文
[1]湿纺组装的石墨烯基超级电容器电极[D]. 黄铁骑.浙江大学 2018
[2]石墨烯纳米复合材料在电化学传感器中的应用研究[D]. 闫晓义.吉林大学 2018



本文编号：3384315