CVD法制備石墨烯及其在有機(jī)薄膜晶體管中的應(yīng)用.pdf

1、石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單原子層二維薄膜材料。特別地，石墨烯因具有超高的載流子遷移率、合適的功函數(shù)、超高的透明度和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性等因素，使其在顯示器件、電子器件、光電器件等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，制備高質(zhì)量大面積的石墨烯仍是石墨烯研究的重點(diǎn)。
　　本文采用化學(xué)氣相沉積(CVD)法，在銅箔上面生長高質(zhì)量單層的石墨烯，將其轉(zhuǎn)移到SiO2/Si和PET襯底上。用layer-by-layer(LBL)的方法獲得了具有不同表面性質(zhì)

2、的多層石墨烯，并制備了基于石墨烯電極的場效應(yīng)薄膜晶體管(OTFT)。主要的研究內(nèi)容和工作如下:
　　(1)對單層石墨烯的CVD生長條件進(jìn)行了優(yōu)化，成功制備出高質(zhì)量的石墨烯。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，銅箔經(jīng)過機(jī)械拋光和高溫退火處理后，表面變得整潔、晶粒變大，有利于形成高質(zhì)量的石墨烯;甲烷的濃度決定著石墨烯的層數(shù);氫氣不僅可以促進(jìn)甲烷的分解又可以對石墨烯起到刻蝕效果，能幫助提升石墨烯的質(zhì)量。結(jié)合上述的分析和實(shí)驗(yàn)我們確定了適于我們設(shè)備的生長參數(shù)。<

3、br>　　(2)在石墨烯的轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)中，我們研究了襯底的處理以及石墨烯的預(yù)處理對轉(zhuǎn)移結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)紫外臭氧處理的襯底能增加石墨烯與襯底的粘附力，有利于完整石墨烯膜的轉(zhuǎn)移;用氧等離子體體處理銅箔背面能夠獲得潔凈度高的石墨烯。通過紫外光刻的方法制備了石墨烯電極。
　　(3)成功制備了基于石墨烯電極的OTFTs器件，并與金電極的OTFTs器件作對比，單層石墨烯器件的最大遷移率達(dá)到0.56 cm2V-1s-1，要比金電極的OTFT大很多，

4、證明我們制備的單層石墨烯在微電子領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用價(jià)值。
　　(4)研究了電極/有機(jī)半導(dǎo)體界面對基于石墨烯做電極的OTFTs器件性能的影響，通過LBL的方法制備了不同表面性質(zhì)的多層石墨烯。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著層數(shù)的增加石墨烯的表面粗糙度、導(dǎo)電性、功函數(shù)也隨之增加。盡管多層石墨烯的導(dǎo)電性和功函數(shù)都有利于器件性能的提高，但是粗糙的界面擾亂了并五苯的生長，破壞了半導(dǎo)體薄膜在石墨烯電極/有機(jī)半導(dǎo)體界面處的連續(xù)性，不利于電荷在界面處的注入與傳輸。