石墨烯薄膜制備、場效應(yīng)晶體管構(gòu)建及其性能研究.pdf

1、2004年發(fā)現(xiàn)的石墨烯，是指由單層碳原子密堆成二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì)新材料。石墨烯因具有極高的載流子遷移率、優(yōu)良的導(dǎo)熱性、極高的透光率以及優(yōu)異的力學(xué)性質(zhì)，而受到極大的關(guān)注。本論文首先采用CVD法制備了石墨烯薄膜，利用光學(xué)顯微鏡和拉曼光譜對石墨烯薄膜進(jìn)行了表征，然后研究并優(yōu)化了石墨烯晶體管的微細(xì)加工工藝，最后對石墨烯場效應(yīng)晶體管的電學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要的研究結(jié)果如下：
　　(1)以金屬銅箔為催化劑、CH4為碳源氣體、H2

2、為載氣，采用優(yōu)化后的CVD工藝，制備了石墨烯薄膜并將其轉(zhuǎn)移到了SiO2/Si襯底上，拉曼測試結(jié)果顯示轉(zhuǎn)移到SiO2/Si襯底上的石墨烯薄膜的G峰與2D峰的強(qiáng)度比約0.295，表明該石墨烯薄膜為單原子層，此外石墨烯薄膜的G峰與2D峰的半高寬分別為24.8，43.8 cm-1，顯示出石墨烯薄膜具有較高的晶體質(zhì)量。
　　(2)研究了石墨烯作為溝道層、二氧化硅為背柵介質(zhì)的場效應(yīng)晶體管的制作工藝，優(yōu)化了石墨烯場效應(yīng)晶體管的光刻、顯影、干刻以

3、及電極生長工藝參數(shù)，制備出了石墨烯場效應(yīng)晶體管，研究結(jié)果表明石墨烯具有典型的雙極性轉(zhuǎn)移特性，器件呈p型，狄拉克點(diǎn)無法測出，主要是由于石墨烯表面的PMMM殘留以及石墨烯表面以及石墨烯與氧化硅基片界面吸附水與氧分子等所致。
　　(3)研究了電加熱、氨分子吸附、以及頂柵結(jié)構(gòu)對石墨烯晶體管電學(xué)性能的影響規(guī)律，研究結(jié)果表明：(ⅰ)采用電加熱的方式，使石墨烯表面的吸附分子發(fā)生脫附，經(jīng)過14 V電加熱處理后，石墨烯的電阻增大130％，這是由于石