グラフェンウエハー

Pam-Xiamenから販売されているグラフェンのウェーハは、PETフィルム上の単層グラフェン、SiO2/シリコン上の単層グラフェン、SiO2/シリコン上の二重層グラフェン、銅の単層グラフェン、および研究と産業のニッケルのグラフェンの成長です。

グラフェンは新しいです半導体材料SP²のハイブリダイゼーションによって接続されている炭素原子によって積み上げられた、単一層の2次元ハニカム格子構造が積み上げられています。グラフェンには、シリコン性能に等しい、またはそれを超える優れた光学、電気、および機械的特性があります。グラフェンで作られたプロセッサの頻度は、シリコンチップの100〜1000倍です。将来的には、グラフェンウェーハはシリコンウェーハに取って代わり、次世代の半導体材料になることが期待されています。ウェーハスケールグラフェンの成長は、通常、化学蒸気堆積（CVD）によるものです。

1。グラフェンウェーハのウェーハリスト

グラフェンウェーハ/フィルム
商品番号	説明
MG/PET-10-10	ペットフィルム上の単層グラフェン（10 mm x 10 mm）
MG/PET-20-20	ペットフィルム上の単層グラフェン（20 mm x 20 mm）
MG/PET-50-50	ペットフィルム上の単層グラフェン（50 mm x 50 mm）
MG/PET-100-100	ペットフィルム上の単層グラフェン（100 mm x 100 mm）
MG/PET-300-200	ペットフィルム上の単層グラフェン（300 mm x 200 mm）
MG/PET-500-200	ペットフィルム上の単層グラフェン（500 mm x 200 mm）
MG/SIO2/SI-10-10	SIO2/シリコンの単層グラフェン（10mm x 10mm）
MG/SIO2/SI-25-25	SIO2/シリコン上の単層グラフェン（1インチx 1インチ）
MG/SIO2/SI-100	SIO2/シリコンの単層グラフェン（100mmウェーハ）
BG/SIO2/SI-10-10	SIO2/シリコン上の二重層グラフェン（10 mm x 10 mm）
TG/SIO2/SI-10-10	SIO2/シリコン上のトリラレイヤーグラフェン（10 mm x 10 mm）
MG/CU-10-10	銅の単層グラフェン（10 mm x 10 mm）
MG/CU-20-20	銅の単層グラフェン（20 mm x 20mm）
MG/CU-25-25	銅の単層グラフェン（1インチx 1インチ）
MG/CU-50-50	Cuの単層グラフェン（50 mm x 50 mm）
MG/CU-100-50	Cuの単層グラフェン（100 mm x 50 mm）
MG/CU-100	CUの単層グラフェン（100mmウェーハ）
MG/NI-10-10	ニッケルのグラフェンの成長（10mm x 10mm）
MG/NI-20-20	ニッケルのグラフェンの成長（20mm x 20mm）
MG/NI-30-20	ニッケルのグラフェンの成長（30mm x 20mm）
MG/NI-50-20	ニッケルのグラフェンの成長（50mm x 20mm）

以下は、銅ホイル上の単層グラフェンのSEMまたはTEM画像で、穀物のサイズと粒界を示しています。

2。グラフェン特性

六角形格子にきれいに配置された炭素原子で構成される炭素元素は、非常に安定した構造を持つグラフェンです。グラフェンの各炭素原子間の接続は非常に柔軟です。外部の機械的力を適用すると、炭素原子の表面が曲がって変形します。炭素原子は、外力に適合するために再配置する必要はありません。そのような特徴は、グラフェン構造の安定性を保証し、グラフェンをダイヤモンドよりも硬くし、ゴムのように伸ばすことができます。安定した格子構造は、グラフェンの優れた電気伝導率につながります。

グラフェン基板構造

室温で原子間の非常に強い力があるため、周囲の炭素原子が衝突したとしても、グラフェンの電子はほとんど干渉されません。

格子欠陥またはグラフェン電子が軌道に移動したときに導入された原子のために、電子は散乱しません。その原子の間の力は非常に強いため、グラフェンの電子は周囲の原子が互いに絞り込んでも小さな干渉に直面します。

グラフェンのもう1つの特徴は、その導電性電子が非常に速い速度で格子内の障害物なしで動くことができることです。これは、金属導体または半導体の電子の移動速度をはるかに超えています。熱伝導率は、既存のすべての既知の物質を超えています。

グラフェンには非常にユニークな光学特性があります。原子の層は1つしかありませんが、目に見える光から赤外線まで、波長全体の入射光の2.3％を吸収できます。吸収された光は、キャリア（電子と穴）の生成を引き起こします。グラフェンでのキャリアの生成と輸送は、従来の半導体とは大きく異なります。

グラフェン電子バンド構造

3。CVDが調製したグラフェンウェーハ

CVDは、単層グラフェンを準備するために最も一般的に使用される手法です。この技術は、金属基板上の熱分解された炭化水素の化学蒸気沈着による単一層および多層グラフェンのエピタキシャル成長です。メタンおよびその他の炭素含有化合物を炭素源として使用します（メタンは標準反応物ですが、炭素源は任意の炭素源を使用できますが、使用できます）。グラフェンの成長を達成するために、基質の表面に炭素源の炭素源の堆積を介して使用します（銅箔は炉で800-1000°Cに加熱されます）。銅箔でグラフェンを継続的に生成することが一般的です。化学処理は、SIOなどのより有用な基質に銅と堆積グラフェンを除去できます₂。この方法はシンプルで実装が簡単で、急速に進行します。現在、業界で最も広く使用されているグラフェン調製技術であり、調製したグラフェンの品質は比較的高いです。

透明なグラフェン膜は、銅に炭素原子を堆積させ、銅をエッチングすることによって作られます。これらのフィルムは、透明な導電性コーティングアプリケーション（タッチスクリーンなど）に使用できます。

研究者は、ニッケルの層を介して炭素拡散を使用して、二重層グラフェンを直接合成します。SIO2基質ウェーハグラフェン移動なし。 1000°Cでのアニーリングプロセス中に、ニッケルの上部にある炭素源が分解し、ニッケル層に拡散します。室温に冷却すると、ニッケル層とSIO2基質の間に二重二重層のグラフェンが形成されます。ニッケルはエッチングされ、酸化シリコンに直接コーティングされたグラフェンの層を残し、移動プロセスを排除します。得られた高品質の二重層グラフェンのカバレッジは約70％です。しかし、成長プロセスは1000°Cで行われます。

二重層のグラフェンウェーハは、固体炭素源から栽培されています。このプロセスでは、SIO2のグラフェンフィルムを直接合成するには、室温（25〜160°C）よりも高い温度のみが必要です。基板はシリコン、またはプラスチックやガラスでさえあります。ミクロンレベルの粒子は、SiO2結晶粒の表面に表示され、プラスチックとガラスの表面にナノスケールの結晶粒子が表示されます。低温で非導電性基質上でグラフェンを直接合成する能力は、複数のナノエレクトロニクスデバイスを製造するための新しい可能性をもたらします。

4。グラフェンウェーハの用途

グラフェンには、優れた光透過率（単層〜97.7％）、低密度（面積密度はわずか0.77 mg/mです。²）、良好な特性、ほぼ完全に透明ですが、非常に密度が高い。これらの優れた特性により、グラフェンウェーハ結合は、グラフェンソーラーパネル、電子情報、新しい材料、新しいエネルギー、生物医学、環境保護など、多くの分野で優れた応用の可能性と革新的な変化をもたらします。

4.1グラフェンフィルム上のガスセンサー

グラフェンのユニークな2次元構造と巨大な表面積は、周囲の環境に非常に敏感になります。ガス分子の吸着または放出さえ検出できます。このような感度を達成する理由は、グラフェンが電子ノイズが非常に低い材料であるためです。グラフェン基質で作られたミクロンスケールセンサーは、ガス分子がグラフェン表面から付着または分離すると、個々のイベントを検出できます。

4.2グラフェンコーティングされたシリコンウェーハ上の統合回路

ウェーハスケールグラフェンフィルムの有効な電子の質量はほぼゼロです。通常の状況では、この現象は、特別な粒子に対してのみ、または高エネルギーの相対性の場合にのみ発生します。凝縮された物質システムでは、グラフェンの電子移動度が非常に大きく、電子の動きの速度が他の材料の速度を超えており、生成された熱はほとんどないことを示しています。したがって、エレクトロニクスの分野におけるシリコンウェーハ上のグラフェンには大きな可能性があります。

グラフェンには、キャリアの移動度が高く、ノイズが低くなっています。キャリアモビリティが高く（約10 am/v・s）、市販のシリコンウェーハの10倍であり、温度やドーピング効果の影響を受けません。したがって、グラフェン層は、フィールド効果トランジスタのチャネルとして使用できます。

4.3グラフェンウェーハ上のその他の電子機器

透明な導電性フィルムは、タッチデバイスと液晶ディスプレイの重要な部分です。グラフェンの透明および導電性特性は、透明な導電性膜のための優れた材料として使用できます。湾曲したグラフェンウェーハは、太陽電池用の電極として、またはタッチスクリーン、透明ヒーター、手書き板、光発光デバイスなどの電子成分としてよく使用されます。

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