在最近的一篇研究论文中，石墨烯演示了使用石墨烯作为中间层来生长GaN-on-silicon器件。
由第三族周期表元素和氮(iii -氮化物半导体)如氮化铟(InN)、氮化铝(AlN)和氮化镓(GaN)等制成的半导体具有奇特的特性，吸引了许多应用，如高频和大功率晶体管、激光二极管和led。
IOP出版社和日本应用物理学会的出版物《应用物理快报》刊登了这项研究的结果，该研究是与日本立命馆大学、美国麻省理工学院、东国大学和韩国首尔国立大学的研究人员合作进行的。
硅作为底物
已开发出多种材料欧洲杯足球竞彩作为外延生长iii -氮化物半导体的衬底。然而，硅(Si)是一种大量可用的材料，具有具有吸引力的能力，如高质量、低价格、导电性控制和易于制造大型基片。
氮化镓的c面(0001)晶体取向是迄今为止最成功的取向。各种gan基器件，如场效应晶体管(fet)和发光二极管(led)已经在硅衬底上使用这种晶体结构制成和商业化。在这些器件中，硅衬底具有(111)晶体取向，而不是大多数电子器件中使用的技术更为成熟的(100)结构。
在Si(100)衬底上生长氮化镓薄膜是实现基于氮化镓的高科技电子和光电子器件商业化的关键。然而，由于立方(100)Si和六方(0001)GaN的对称性不同，在Si(100) Si上生长高质量的外延GaN薄膜是困难的。
GaN-on-Silicon器件的制备
在石墨烯论文中描述的研究工作中，当两种结构相互机械挤压时，硅上的GaN晶体管就成功地制造出来了。研究人员展示了使用石墨烯作为中间层，在Si(100)上外延生长GaN(0001)。
由于石墨烯的六角形晶格具有与氮化镓相同的对称性，氮化镓分子自然遵循石墨烯结构。石墨烯到硅晶片上的转移同时发生。通过不同的实验室研究，研究人员发现他们的方法在Si(100)表面产生了迄今为止最好的GaN(0001)层。
这种方法涉及生长石墨烯化学汽相淀积然后使用石墨烯著名的转移技术将铜蚀刻掉，然后将石墨烯转移到硅衬底上。然后使用射频分子束外延(RF-MBE)方法在石墨烯上直接生长氮化镓。
该方法利用高功率射频波在外延室中诱导气体分子的反应，以良好控制的方式在衬底上精细沉积分子薄膜。在这里，GaN薄膜沉积在石墨烯衬底上。
利用反射高能电子衍射分析对GaN生长过程中的结构进行了现场监测。高分辨率x射线衍射分析和扫描电子显微镜对生长后的薄膜进行了研究，发现GaN和c轴生长呈六方对称(图1)。此外，在没有石墨烯的情况下，薄膜的晶粒尺寸比在Si(100)上生长的GaN大。
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图1所示。石墨烯/硅(100)上生长GaN的SEM图像
尽管石墨烯的方法在取向均匀性方面不如在蓝宝石上生长的GaN，但它获得了迄今为止所证明的Si(100) GaN薄膜的最佳质量。
结论
通过透射电子显微镜(TEM)的研究，研究人员发现由此产生的GaN晶体结构存在缺陷，这种缺陷已经存在于接触石墨烯的前10nm处。为了提高氮化镓的质量和减少缺陷，研究正在进行中。
这些信息的来源、审查和改编来自石墨烯提供的材料。欧洲杯足球竞彩
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