Kupferdünnfilm auf Saphirsubstrat für Graphenwachstum

Kupferdünnfilm auf Saphirsubstrat für Graphenwachstum

Hochwertiges, großflächiges einkristallines Kupfersubstrat ist eine effektive Methode zur Herstellung von hochwertigem, großflächigem einkristallinem Graphen. Es gibt mehrere Hauptmethoden zur Herstellung von einkristallinem Kupfer: 1) Kommerzielles einkristallines Kupfer wird hauptsächlich unter Verwendung des Stranggussverfahrens im Hochtemperatur-Heißgussmodus hergestellt, um einkristalline Kupfersäulen herzustellen, und die Produktionskosten für einkristalline Kupferfolie sind relativ hoch; 2) Unter Verwendung eines einkristallinen Saphirsubstrats als Vorlage wurde ein dünner Kupferfilm abgeschieden und die Oberfläche aus einkristallinem Kupfer (111) wurde durch Hochtemperaturglühen erhalten; 3) Ähnlich wie bei der Herstellung von monokristallinem Silizium wird einkristallines Kupfer durch Einbringen von einkristallinen Kupferkeimen und unter Verwendung der Czochralski-Technik hergestellt. Darunter,PAM-XIAMENkann saphirbasierte Kupferdünnfilme für das epitaktische Wachstum von einkristallinem Graphen mit den folgenden spezifischen Spezifikationen bereitstellen:

Kupferdünnfilm auf Saphir

1. Spezifikation des Kupferdünnfilms auf Saphirsubstrat

PAM240220 – COS

Epi-Film
Material Kupferfolie (111)
Dicke 500–600 nm
Substrat
Material Saphir
Orientierung C-Ebene (0001)
Dicke 675um
Rauheit <0,2 nm

 

2. Einkristall-Graphenwachstum auf Kupferfilm

Die meisten elektronischen Geräte auf Graphenbasis benötigen eine Isolierung. Hochwertige Graphenfilme für den industriellen Einsatz werden jedoch typischerweise auf Metallsubstraten (z. B. Kupferdünnfilmen) gezüchtet und dann zur Geräteherstellung auf isolierende Träger übertragen.

Die Forscher wandelten eine polykristalline Kupferfolie in einen einkristallinen (111)-Kupferdünnfilm um, der sich auf der Oberfläche von Saphir ablagerte, und führten aktive Kohlenstoffatome aus dem Metallsubstrat ein, um die Methanzersetzung auf dem resultierenden Dünnfilm zu katalysieren. Kohlenstoffatome diffundieren durch einen Metallfilm in Richtung der Kupfer/Saphir-Grenzfläche, die als Vorlage dient, und bilden gut ausgerichtete Grapheninseln. Nach mehreren Wachstumszyklen verschmelzen diese Grapheninseln zu dünnen Filmen.

Dann verwendeten die Forscher Wasserstoff-Argon-Plasma, um jegliches auf dem Kupferfilm gestapelte Graphen wegzuätzen, um die Kohlenstoffdiffusion zu fördern. Sie tauchten die Probe in flüssigen Stickstoff und erhitzten sie schnell auf 500 °C, wodurch sich die dünnen Kupferfilmmaterialien leicht abziehen ließen und gleichzeitig die Integrität der einkristallinen Graphen-Monoschicht auf dem Saphirsubstrat erhalten blieb.

Auf diese Weise weisen Feldeffekttransistoren, die auf auf Saphir gewachsenen einkristallinen Graphen-Monoschichten hergestellt werden, eine hervorragende Leistung und eine höhere Trägermobilität auf, da sie aufgrund der hohen Kristallinität und weniger Oberflächenfalten hervorragende elektronische Eigenschaften aufweisen. Diese Arbeit überwindet den Engpass bei der Synthese von einkristallinem Monoschicht-Graphen auf Waferebene auf isolierenden Substraten und könnte die Entwicklung von Nanogeräten auf Graphenbasis der nächsten Generation vorantreiben.

Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte per E-Mail untervictorchan@powerwaywafer.com und powerwaymaterial@gmail.com.

2024-03-12

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