CVD法制備石墨烯及其光電性能研究.pdf

1、石墨烯(Graphene)是具有獨特晶體結構的二維材料。因其優(yōu)良的透光性和超高的電子遷移率等優(yōu)勢，在光電器件和半導體領域中有廣闊的應用前景。為了發(fā)揮石墨烯的諸多優(yōu)良性能，高質量的石墨烯則是必不可少的。本文基于化學氣相沉積(CVD)法，以銅箔為生長襯底，CH4為碳源，H2為還原性氣體，在低壓條件下制備石墨烯。研究了石墨烯生長過程中的襯底質量以及碳源濃度對石墨烯質量的影響。并通過掃描電鏡、拉曼光譜等方法對石墨烯薄膜進行表征，同時測試了石墨烯

2、的薄膜透光率以及方阻。最后選擇綜合性能優(yōu)異的石墨烯加工成石墨烯場效應晶體管(GFET)，并對其電學性能進行研究，為石墨烯微電子器件的應用提供了實驗基礎。
　　本研究主要內容包括：⑴探究了銅襯底退火前后對石墨烯薄膜生長質量的影響。發(fā)現(xiàn)石墨烯在退火后的銅箔上生長的質量要優(yōu)于退火前，銅箔退火后石墨烯薄膜的連續(xù)性和平整度均有較大幅度的提高。⑵研究了CH4-濃度對石墨烯薄膜質量的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著CH4濃度的升高，石墨烯的成膜效果越來越好

3、。當CH4濃度達到30sccm時，所生長的石墨烯為單層石墨烯薄膜，且薄膜均一性達到最好，成膜缺陷降到最低。繼續(xù)升高CH4濃度則出現(xiàn)多層石墨烯的區(qū)域，導致薄膜質量下降。⑶對所制備的石墨烯進行了透光率和薄膜方阻的測試。結果表明，本實驗所制備的石墨烯具有較高的透光率(92.7％-95.5％)和較低的方阻(142.2-435.2Ω/sq)。⑷在實驗制備的高質量的單層石墨烯薄膜表面附著掩膜版，采用真空蒸鍍工藝將石墨烯加工成場效應晶體管，并對其電子