CVD法制備石墨烯及其光電性能研究.pdf

1、石墨烯(Graphene)是具有獨特晶體結(jié)構(gòu)的二維材料。因其優(yōu)良的透光性和超高的電子遷移率等優(yōu)勢，在光電器件和半導(dǎo)體領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用前景。為了發(fā)揮石墨烯的諸多優(yōu)良性能，高質(zhì)量的石墨烯則是必不可少的。本文基于化學(xué)氣相沉積(CVD)法，以銅箔為生長襯底，CH4為碳源，H2為還原性氣體，在低壓條件下制備石墨烯。研究了石墨烯生長過程中的襯底質(zhì)量以及碳源濃度對石墨烯質(zhì)量的影響。并通過掃描電鏡、拉曼光譜等方法對石墨烯薄膜進(jìn)行表征，同時測試了石墨烯

2、的薄膜透光率以及方阻。最后選擇綜合性能優(yōu)異的石墨烯加工成石墨烯場效應(yīng)晶體管(GFET)，并對其電學(xué)性能進(jìn)行研究，為石墨烯微電子器件的應(yīng)用提供了實驗基礎(chǔ)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴探究了銅襯底退火前后對石墨烯薄膜生長質(zhì)量的影響。發(fā)現(xiàn)石墨烯在退火后的銅箔上生長的質(zhì)量要優(yōu)于退火前，銅箔退火后石墨烯薄膜的連續(xù)性和平整度均有較大幅度的提高。⑵研究了CH4-濃度對石墨烯薄膜質(zhì)量的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著CH4濃度的升高，石墨烯的成膜效果越來越好

3、。當(dāng)CH4濃度達(dá)到30sccm時，所生長的石墨烯為單層石墨烯薄膜，且薄膜均一性達(dá)到最好，成膜缺陷降到最低。繼續(xù)升高CH4濃度則出現(xiàn)多層石墨烯的區(qū)域，導(dǎo)致薄膜質(zhì)量下降。⑶對所制備的石墨烯進(jìn)行了透光率和薄膜方阻的測試。結(jié)果表明，本實驗所制備的石墨烯具有較高的透光率(92.7％-95.5％)和較低的方阻(142.2-435.2Ω/sq)。⑷在實驗制備的高質(zhì)量的單層石墨烯薄膜表面附著掩膜版，采用真空蒸鍍工藝將石墨烯加工成場效應(yīng)晶體管，并對其電子