7月28日2020年7月
石墨烯是一种碳原子的六方结构，原子薄，是电子和光电应用的潜在候选材料，如集成电路的透明电极和互连。
然而，拥有这样有用的属性并诱导从这个“神奇材料”的预期特征是另一件事。面对“摩尔法”的结束时，芯片制造商已经在多层石墨烯上设定了它们的缩放能力，以实现集成电路的缩放能力，以较小的物理尺寸和电场诱导的带隙，这在单层石墨烯中不可能负担得起．
此外，多层石墨烯由于其堆叠顺序(石墨烯层沿垂直方向的排列)所控制的奇异物理特性，如超导性、量子霍尔效应等，是凝聚态物理学家感兴趣的材料。
然而，未知的单晶多层石墨烯在晶片尺度上的均匀生长方法仍然是一个挑战。
由韩国成均官大学基础科学研究所(IBS)集成纳米结构物理中心的李英熙教授领导的IBS研究小组报告了一种新方法，在晶圆尺度上以选定的堆叠顺序生长多层单晶石墨烯。欧洲杯线上买球
他们利用化学气相沉积(CVD)，通过铜硅合金的形成获得了四层石墨烯。
有几种方法可以控制石墨烯层的数量。通常情况下，单层石墨烯很容易生长在铜衬底上，可以从铜衬底上分离并转移到绝缘体衬底上，如SiO2/Si。
因此，制作多层石墨烯最简单的方法是通过转移过程逐层堆叠。
然而，该转移过程可能导致撕裂，皱纹和/或聚合物残基。尽管可以通过直接方法来避免这种问题，即Cu基板上的CVD，碳（C）在铜（Cu）中的低溶解度妨碍了在大面积中具有高均匀性的石墨烯层的数量。
通过沉积Ni或Co形成Cu-Ni / Cu-Co合金或采用富氧的Cu衬底，将Cu中的C溶解度提高，因此堆叠更多层石墨烯。然而，发生一小部分不均匀的多层多层。迄今尚未证明控制比具有高均匀性的两层厚的石墨烯膜的晶体堆叠序列。
该研究的第一作者Van Luan Nguyen博士(现就职于三星高等技术学院)提出，通过硅原子在高温下的升华，在铜基合金表面使用碳化硅(SiC)。
它们通过在Cu基板的Cu衬底与CVD室的石英管内的恒定H2气流进行Cu表面上引入Cu表面上的Si含量来控制Cu膜中的C溶解度。
“均匀的铜硅合金的形成，作为催化剂的作用，对于控制在甲烷气体的晶圆尺度下石墨烯薄膜的层数至关重要。当Cu-Si合金存在时，注入甲烷气体，硅原子的升华过程留下C原子，形成多层石墨烯。多层均匀石墨烯薄膜的硅含量固定在28.7%。石墨烯层的数量取决于氩(Ar)稀释甲烷气体的浓度，”范博士说。
“在大规模的这一巨大的石墨烯中增长已经在十年中看到了很大的进展，但建立了多层石墨烯只是在其早期阶段。我们的研究通过引入中间过程来提升传统CVD方法的新方法原位形成SIC电影，“该研究的合著者LEE Sang Hyub博士指出。
重要的是，该研究提供了一种新的平台，用于将石墨烯多层朝向均匀的大面积单晶层可调多层石墨烯以及石墨薄膜合成。这是结合多层石墨烯以显示面板和集成电路的初始步骤，例如通孔和替换Cu电极以及光电和光伏器件。
“在低温下，通过热蒸发或溅射等传统方法沉积Si，无法实现多层石墨烯的均匀生长。我们新方法的关键是在石英管腔中形成均匀的Cu-Si合金，硅在900℃高温下以可控的H2气体流动升华。”李幼熙主任，该研究的相应作者。
虽然我们目前的工作已经证明了这一重大成就，但李主任警告说，在生长过程中高温沉积硅的方法并不实用，而且对长期使用夸脱管有害。他们正在寻找一种解决方案来替代现有的大批量生产。
来源：https://www.ibs.re.kr/eng.do.