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陈鼎团队开发一种高效转移CVD石墨烯的方法

发布者:发布时间:2017-06-13浏览量:

石墨烯是一种由碳原子通过sp2杂化轨道成键而成的、具有六边形蜂窝状晶格结构的二维原子晶体材料。其自身独特的电学、光学、机械和热性能一直是当前研究的焦点。根据不同的制备方法,石墨烯展示出多种用途属性,例如场效应晶体管,光电子器件,传感器和能源等应用。电子器件的大规模制备需要大面积、高质量的石墨烯。在现有的石墨烯制备方法中, 化学气相沉积法(CVD)是一种成本相对较低且与芯片制备工艺兼容的方法。不仅如此, CVD 方法也是目前唯一能生产几十厘米甚至上百米尺度高质量单层石墨烯的方法,极具实用化前景。Cu 是目前最为广泛使用的单层石墨烯生长基底。使用CVD 方法在Cu衬底上生长的石墨烯制备电子器件首先必须把石墨烯从Cu基底上完整地转移到绝缘基底上。目前,实验室比较常用的是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)辅助转移法,但存在着转移过程中结构破坏和表面高分子杂质残留等问题,导致石墨烯自身性能降低,无法满足微电子器件应用的需求。理想的转移过程应该能够得到干净且无破损的石墨烯,同时能保持石墨烯的质量在转移过程中不降低,即:不引入额外的结构缺陷和表面污染。这对于电子器件大规模制备的成功率和器件性能的均匀性至关重要。

基于上述问题,材料学院陈鼎教授和博士生孙洪岩与中国科学院宁波材料技术与工程研究所林正得研究员课题组展开合作研究,采用了一种通过紫外/臭氧灯照射辅助转移的方法,可以获得一层表面清洁完整的高质量石墨烯薄膜转移到任意绝缘基板。这种紫外/臭氧辅助转移技术工艺简单、对设备要求低、且便于大尺寸样品的处理。转移获得的石墨烯薄膜在可见光550 nm波长下的透光率为97.5 %,此外,电子迁移率高达1178 cm2 V-1s-1,与传统方法比较提高近一倍。因此,这一工作有助于推动高质量的石墨烯薄膜在光电子微纳器件应用的发展。

目前,该成果以湖南大学材料科学与工程学院为第一单位,孙洪岩为第一作者,陈鼎教授和林正得研究员为共同通讯作者发表在《Journal of Materials Chemistry C》杂志上,题为“High quality graphene films with a clean surfaceprepared by an UV/ozone assisted transfer process”

(详情请见“http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2017/TC/C6TC05505B#!divAbstract”)

 

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