中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所石墨烯單晶晶圓研究取得新進(jìn)展。信息功能材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員謝曉明領(lǐng)導(dǎo)的石墨烯研究團(tuán)隊(duì)首次在較低溫度(750℃)條件下采用化學(xué)氣相沉積外延成功制備6英寸無褶皺高質(zhì)量石墨烯單晶晶圓。目前制備石墨烯單晶主要有兩種途徑:一種方式是單點(diǎn)形核控制來制備石墨烯單晶;另一種是表面外延生長取向一致的石墨烯晶疇,最后無縫拼接的方法來制備石墨烯單晶。目前外延生長制備石墨烯單晶主要采用銅(111)單晶或者鍺(110)作為襯底。但是此前的單晶石墨烯晶圓的生長一般需要1000℃或更高的溫度,容易產(chǎn)生、褶皺、污染,不但產(chǎn)生較高的能耗,也容易導(dǎo)致石墨烯性能降低。
上海微系統(tǒng)所研究團(tuán)隊(duì)采用藍(lán)寶石作為襯底成功制備出具有更強(qiáng)催化能力的銅鎳(111)單晶薄膜,成功將外延生長石墨烯單晶的生長溫度從1000℃ 成功降低到750℃。制備的6英寸石墨烯單晶薄膜無褶皺,無顆粒污染,電學(xué)性能可以與高溫條件下得到的石墨烯相媲美。
單晶硅是微電子技術(shù)發(fā)展的基石,而單晶石墨烯晶圓的批量化制備則是其在電子學(xué)領(lǐng)域規(guī);瘧(yīng)用的前提。通過低溫外延制備晶圓級(jí)石墨烯單晶對于推動(dòng)石墨烯在電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。