石墨烯的SiC外延生长及应用
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石墨烯的SiC外延生长及应用
武汉大学物理学院材料专业2012级 葛东旭 2014年12月24日
一、石墨烯简介
结构
• 石墨烯是由碳原子构 成的具有蜂窝状结构 的单原子层二维平面 晶体，于2004年由英 国曼彻斯特大学的安 德烈·K·海姆等利用胶 带黏附法成功制备， 他们也凭借这一发明 于2010年被授予诺贝 尔物理学奖。
性质
常用制备方法
应用
前景
二、碳化硅外延生长法制备石墨烯
碳化硅的晶胞结构
碳化硅外延生长的反应过程
• 碳化硅外延生长制备 石墨烯的过程大致可 分为两个阶段，一是 sp3杂化的Si—C键断裂， 游离态的硅原子优先 升华，二是sp2杂化形 式的C—C键在衬底经 历石墨化过程生成石 墨烯。
硅面生长与碳面生长
• 2、《SiC基石墨烯材料制备及表征技术研究》王党朝（西 安电子科技大学 2012年9月）
• 3、《石墨烯的SiC外延生长及应用（并续）》陆冬梅等 （《半导体技术》37卷第9、10期）
• 4、《SiC衬底上石墨烯的性质、改性及应用研究》方楠等 （《化学学报》2012年11月刊）
中期处理
目前常用的中期处理方法 1、超高真空条件下加热碳化硅 2、高压氩气条件下加热碳化硅
改进方案 在气态硅环境下加热碳化硅
后期处理
目前常用的后期处理方法 氢插入法
改进方案 利用其它非金属或金属原子，改变缓冲层
性质
参考资料
• 1、《石墨烯应用研究进展》张文毓 （《传感器世界》 2014年第5期）
改良思路
1、前期处理 主要是对衬底的处理，以消除衬底的结构瑕
疵对石墨烯生长过程的影响。 2、中期处理
主要是通过对Si升华速率的调节，控制石墨 烯结构的重组过程。 3、后期处理
主要是为了消除缓冲层的影响法
改进方案 氢刻蚀法 SiC (s) + H2 (g) — CxHy (g) + Si (g)
武汉大学物理学院材料专业2012级 葛东旭 2014年12月24日
一、石墨烯简介
结构
• 石墨烯是由碳原子构 成的具有蜂窝状结构 的单原子层二维平面 晶体，于2004年由英 国曼彻斯特大学的安 德烈·K·海姆等利用胶 带黏附法成功制备， 他们也凭借这一发明 于2010年被授予诺贝 尔物理学奖。
性质
常用制备方法
应用
前景
二、碳化硅外延生长法制备石墨烯
碳化硅的晶胞结构
碳化硅外延生长的反应过程
• 碳化硅外延生长制备 石墨烯的过程大致可 分为两个阶段，一是 sp3杂化的Si—C键断裂， 游离态的硅原子优先 升华，二是sp2杂化形 式的C—C键在衬底经 历石墨化过程生成石 墨烯。
硅面生长与碳面生长
• 2、《SiC基石墨烯材料制备及表征技术研究》王党朝（西 安电子科技大学 2012年9月）
• 3、《石墨烯的SiC外延生长及应用（并续）》陆冬梅等 （《半导体技术》37卷第9、10期）
• 4、《SiC衬底上石墨烯的性质、改性及应用研究》方楠等 （《化学学报》2012年11月刊）
中期处理
目前常用的中期处理方法 1、超高真空条件下加热碳化硅 2、高压氩气条件下加热碳化硅
改进方案 在气态硅环境下加热碳化硅
后期处理
目前常用的后期处理方法 氢插入法
改进方案 利用其它非金属或金属原子，改变缓冲层
性质
参考资料
• 1、《石墨烯应用研究进展》张文毓 （《传感器世界》 2014年第5期）
改良思路
1、前期处理 主要是对衬底的处理，以消除衬底的结构瑕
疵对石墨烯生长过程的影响。 2、中期处理
主要是通过对Si升华速率的调节，控制石墨 烯结构的重组过程。 3、后期处理
主要是为了消除缓冲层的影响法
改进方案 氢刻蚀法 SiC (s) + H2 (g) — CxHy (g) + Si (g)