blog

麻省理工学院工程师开发高导电石墨烯晶片的新技术

<p>通过使用类似粘合剂的镍层从碳化硅上剥离石墨烯,麻省理工学院的工程师开发出一种生产高导电性无皱石墨烯片的技术石墨烯被吹捧为硅的有希望的继承者,多年来全球的研究人员已经观察到电子可以通过石墨烯以接近光速的速度闪电这远远超过它们穿过硅和其他半导体材料的速度,这也是科学家认为石墨烯有可能实现更快,更高效的电子和光子器件的原因之一生产过程伴随制造过程制造单一,完全平坦的超薄碳原子片非常困难,精确对齐并连接在一起像鸡丝一样传统的制造工艺经常会产生皱纹,这会严重限制石墨烯的高速电气性能麻省理工学院的工程师团队现在认为他们可能已经解决了这个“皱纹”问题使用一种成功生产晶圆级“单畴”石墨烯(单层石墨烯,原子排列和电子性能均匀)的技术,他们开发了一种制造石墨烯的新方法皱纹减少,以及解决出现的皱纹的方法研究人员在制造后测试了导电性,然后将石墨烯弄平,表明每个晶圆都表现出均匀的性能;意味着电子以相似的速度在每个晶圆上自由流动,甚至在以前起皱的地区也是如此</p><p>新研究发表在今天的“美国国家科学院院刊”上“对于石墨烯作为工业的主要半导体材料,它必须是单域,因此,如果您在其上制作数百万台设备,设备的性能在任何地方都是相同的,“Jeehwan Kim说,1947年机械工程和材料科学系的职业发展助理教授麻省理工学院的工程“现在我们可以真正生产晶圆级单域石墨烯”Kim的合着者包括来自麻省理工学院的Sanghoon Bae,Samuel Cruz和Yunjo Kim,以及来自IBM,加州大学洛杉矶分校和Kyungpook的研究人员</p><p>韩国国立大学皱纹拼凑最常见的制造石墨烯的方法包括化学气相沉积或CVD,这是一种碳原子沉积的过程在铜箔等结晶基底上涂上一层铜箔均匀地涂上一层碳原子后,科学家将整个物质浸入酸中以蚀刻掉铜片剩下的是一片石墨烯,然后研究人员将其拉出由于底层铜本身的粗糙度以及将石墨烯从酸中拉出的过程,CVD工艺可以在石墨烯中产生相对大的宏观褶皱</p><p>石墨烯的碳原子排列不均匀,形成了“多晶”状态,其中石墨烯类似于不均匀的拼凑地形,防止电子以均匀的速率流动2013年,在IBM工作时,Kim和他的同事开发了一种制造单晶石墨烯晶片的方法,其中碳原子在整个晶圆上完全相同而不是使用CVD,他的团队从碳化硅晶圆生产出单晶石墨烯这是一个原子级光滑的表面,虽然有几微米级的微小的阶梯状皱纹然后用一块薄薄的镍从碳化硅晶片上剥离出最顶层的石墨烯,这个过程称为层分辨石墨烯转移熨烫在最新发表的研究中,Kim和他的同事们发现,层状分辨石墨烯转移了碳化硅制造的石墨烯中的台阶和微小皱纹</p><p>在将石墨烯层转移到硅片上之前,团队氧化了硅,创造了自然显示静电荷的二氧化硅层当研究人员沉积石墨烯时,二氧化硅有效地将石墨烯的碳原子向下拉到晶圆上,使其台阶和皱纹变平,Kim说这种熨烫方法不适用于CVD制造的石墨烯因为通过CVD产生的皱纹要大得多,大约几微米 “CVD过程产生的皱纹太高而无法熨平,”Kim指出,“对于碳化硅石墨烯,皱纹只有几纳米高,足够短,可以被压平”研究人员在每个地方的多个地点制造了微小的晶体管晶圆,包括在先前起皱的区域,测试扁平的单晶石墨烯晶片是否是单畴“我们测量了整个晶圆的电子迁移率,它们的性能相当,”Kim说道“更重要的是,这种在石墨烯中的迁移率现在我们真的有单畴石墨烯,它的电气质量比石墨烯附着的碳化硅要高得多,“Kim表示虽然石墨烯适用于电子产品仍然存在挑战,但该集团的结果给出了研究人员如何在晶圆级可靠地制造原始的,单畴无皱的石墨烯的蓝图“如果你想制造任何电子设备我们石墨烯,你需要使用单畴石墨烯,“Kim说”用石墨烯制造可操作的晶体管还有很长的路要走但我们现在可以向社会指导如何制造单晶石墨烯-domain graphene“出版物:Sang-Hoon Bae,等人,”揭示外延石墨烯中的载流子传输机制,用于形成晶片级单畴石墨烯,“PNAS,2017; doi:101073 / pnas1620176114消息来源:Jennifer Chu,

查看所有