石墨烯調(diào)研報(bào)告

1、石墨烯王東王東20102010年年1010月月調(diào)研報(bào)告的主要內(nèi)容石墨烯的基本知識(shí)石墨烯的基本知識(shí)石墨烯的研究進(jìn)展石墨烯的研究進(jìn)展晶圓級(jí)石墨烯晶圓級(jí)石墨烯本人對(duì)該項(xiàng)目的若干建議本人對(duì)該項(xiàng)目的若干建議石墨烯的基本知識(shí)C C元素的同素異形體元素的同素異形體 石墨石墨（Graphite）層狀層狀結(jié)構(gòu)，每一層中的碳按六方環(huán)狀結(jié)構(gòu)，每一層中的碳按六方環(huán)狀排列，上下相鄰層通過平行網(wǎng)面排列，上下相鄰層通過平行網(wǎng)面方向相互位移后再疊置形成層狀方向相互位移后再疊置形成層狀結(jié)構(gòu)，位移的方位和距離不同就結(jié)構(gòu)，位移的方位和距離不同就導(dǎo)致不同的多型結(jié)構(gòu)。導(dǎo)致不同的多型結(jié)構(gòu)。 金剛石（金剛石（Diamond）四面體結(jié)構(gòu)，四

2、個(gè)碳原子四面體結(jié)構(gòu)，四個(gè)碳原子占據(jù)四面體的頂點(diǎn)。占據(jù)四面體的頂點(diǎn)。石墨烯的基本知識(shí) 富勒烯（富勒烯（Fullerene）C C6060球棍模型球棍模型 1985年，英國(guó)化學(xué)家哈羅德年，英國(guó)化學(xué)家哈羅德沃沃特爾特爾克羅托博士和美國(guó)科學(xué)家理查克羅托博士和美國(guó)科學(xué)家理查德德斯莫利等人在氦氣流中以激光汽斯莫利等人在氦氣流中以激光汽化蒸發(fā)石墨實(shí)驗(yàn)中首次制得由化蒸發(fā)石墨實(shí)驗(yàn)中首次制得由60個(gè)個(gè)碳組成的碳原子簇結(jié)構(gòu)分子碳組成的碳原子簇結(jié)構(gòu)分子C60?？??？肆_托獲得羅托獲得1996年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 隨后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)隨后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)C70等一系列由等一系列由非平面的五元環(huán)、六元環(huán)等構(gòu)成的非平面的

3、五元環(huán)、六元環(huán)等構(gòu)成的封閉式空心球或橢球結(jié)構(gòu)的共軛烯封閉式空心球或橢球結(jié)構(gòu)的共軛烯結(jié)構(gòu)，以建筑學(xué)家富勒命名為富勒結(jié)構(gòu)，以建筑學(xué)家富勒命名為富勒烯。烯。石墨烯的基本知識(shí) 納米碳管納米碳管(Carbon Nanotube) 在在1991年日本年日本NEC公司基礎(chǔ)研公司基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室的電子顯微鏡專家飯島究實(shí)驗(yàn)室的電子顯微鏡專家飯島(Iijima)在高分辨透射電子顯微鏡下在高分辨透射電子顯微鏡下檢驗(yàn)石墨電弧設(shè)備中產(chǎn)生的球狀碳檢驗(yàn)石墨電弧設(shè)備中產(chǎn)生的球狀碳分子時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)了由管狀的同軸分子時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)了由管狀的同軸納米管組成的碳分子納米管組成的碳分子,這就是現(xiàn)在被這就是現(xiàn)在被稱作的稱作的“Carbon

4、Nanotube”，即碳，即碳納米管納米管,又名巴基管。又名巴基管。 碳納米管一般分為單壁碳納米管一般分為單壁(右上右上)和多壁（右下）兩種。和多壁（右下）兩種。石墨烯的基本知識(shí)石墨烯石墨烯(Graphene) 2004年，曼徹斯特大年，曼徹斯特大學(xué)學(xué)Geim教授、教授、Novoselov博博士和同事以微機(jī)械剝離法剝士和同事以微機(jī)械剝離法剝離層狀石墨，發(fā)現(xiàn)了二維碳離層狀石墨，發(fā)現(xiàn)了二維碳原子平面結(jié)構(gòu)原子平面結(jié)構(gòu)石墨烯。石墨烯。高分辨高分辨STM圖片圖片a) 石墨石墨b) 單層石墨烯單層石墨烯3 3個(gè)個(gè)C C原子原子6 6個(gè)個(gè)C C原子原子石墨烯的基本知識(shí)石墨烯的發(fā)現(xiàn)推翻了所謂石墨烯的發(fā)現(xiàn)推翻了

5、所謂“熱熱力學(xué)漲落不允許二維晶體在有力學(xué)漲落不允許二維晶體在有限溫度下自由存在限溫度下自由存在”*的原有認(rèn)的原有認(rèn)知，震撼了整個(gè)物理界。因此知，震撼了整個(gè)物理界。因此其發(fā)現(xiàn)者其發(fā)現(xiàn)者A. K. Geim和和K. S. Novoselov獲得了獲得了2008年諾貝爾年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的提名。物理學(xué)獎(jiǎng)的提名。 * Novoselov K S, Geim A K, Firsov A A. Science, 2004, 306:666-669.石墨烯的基本知識(shí)A. K. Geim和和K. S. Novoselov已獲已獲2010年諾貝爾物理獎(jiǎng)年諾貝爾物理獎(jiǎng)石墨烯的基本知識(shí)什么是石墨烯？什么是石墨烯？ 石

6、墨烯石墨烯英文英文Graphene，命名來自英文命名來自英文graphite+ -ene，是一，是一種由種由C原子經(jīng)原子經(jīng)sp2電子軌道雜化后形電子軌道雜化后形成的蜂巢狀的準(zhǔn)二維結(jié)構(gòu)，是成的蜂巢狀的準(zhǔn)二維結(jié)構(gòu)，是C元元素的另外一種同素異形體。素的另外一種同素異形體。 A.K. Geim教授認(rèn)為，我們所教授認(rèn)為，我們所熟知的石墨、納米碳管和富勒烯等熟知的石墨、納米碳管和富勒烯等C的的3維結(jié)構(gòu)，是由單層石墨烯維結(jié)構(gòu)，是由單層石墨烯(SG)經(jīng)過某種形變而形成的。經(jīng)過某種形變而形成的。石墨烯的基本知識(shí)單層單層石墨烯石墨烯富勒烯富勒烯納米碳管納米碳管石墨石墨A K Geim & K S Novo

7、selov. Nature Materials, 2007, 6:183-191.石墨烯的基本知識(shí)石墨烯的穩(wěn)定性石墨烯的穩(wěn)定性 由于完美二維晶體不能在有限溫度下穩(wěn)定存在由于完美二維晶體不能在有限溫度下穩(wěn)定存在，近期理論模擬和透射電鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出了可能的，近期理論模擬和透射電鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出了可能的解釋，即石墨烯平面上存在納米級(jí)別的微觀扭曲。解釋，即石墨烯平面上存在納米級(jí)別的微觀扭曲。Nano Letters, 2009, 9(5): 2129-2132石墨烯在聚合石墨烯在聚合物中的相變。物中的相變。a) 加熱前；加熱前；b) 加熱后加熱后石墨烯的基本知識(shí)石墨烯的種類石墨烯的種類單層單層石石墨烯墨

8、烯雙層雙層石墨石墨烯烯少層少層石墨石墨烯烯Single-layer Graphene(SG)Bi-layer Graphene(BG)Few-layer Graphene(FG)（層數(shù)（層數(shù)95%石墨烯的研究進(jìn)展材料生長(zhǎng)方面材料生長(zhǎng)方面SiC高溫?zé)岱纸夂笠r底轉(zhuǎn)移高溫?zé)岱纸夂笠r底轉(zhuǎn)移 SiC襯底本身襯底本身可以做到半絕緣，可以做到半絕緣，對(duì)于應(yīng)用于高頻電對(duì)于應(yīng)用于高頻電子器件的石墨烯，子器件的石墨烯，不需要襯底轉(zhuǎn)移。不需要襯底轉(zhuǎn)移。但是，對(duì)于某些特但是，對(duì)于某些特殊應(yīng)用，也可能需殊應(yīng)用，也可能需要將石墨烯從要將石墨烯從SiC襯底上轉(zhuǎn)移到其它襯底上轉(zhuǎn)移到其它襯底。襯底。石墨烯的研究進(jìn)展CVD外延后

9、襯底轉(zhuǎn)移外延后襯底轉(zhuǎn)移 由于由于CVDCVD外延往往采外延往往采用過渡族金屬薄膜催化，用過渡族金屬薄膜催化，而金屬的導(dǎo)電性將影響石而金屬的導(dǎo)電性將影響石墨烯的導(dǎo)電性，因此對(duì)于墨烯的導(dǎo)電性，因此對(duì)于電子器件，需要將石墨烯電子器件，需要將石墨烯下方金屬去除，將石墨烯下方金屬去除，將石墨烯轉(zhuǎn)移到半絕緣襯底上。轉(zhuǎn)移到半絕緣襯底上。石墨烯的研究進(jìn)展器件方面器件方面 石墨烯理論電子和空穴遷移率高達(dá)石墨烯理論電子和空穴遷移率高達(dá)106cm2V-1s-1，2DEG密度密度1013cm-2，飽和漂移速度，飽和漂移速度108cms-1等等，等等，目前器件研究主要集中在射頻器件和目前器件研究主要集中在射頻器件和CM

10、OS原型器原型器件方面，對(duì)于射頻器件，主要考慮器件的電流處理件方面，對(duì)于射頻器件，主要考慮器件的電流處理能力和跨導(dǎo)，對(duì)夾斷特性要求低；能力和跨導(dǎo)，對(duì)夾斷特性要求低；CMOS器件重點(diǎn)器件重點(diǎn)解決帶隙調(diào)控、解決帶隙調(diào)控、NMOS和和PMOS形成機(jī)制，界面對(duì)遷形成機(jī)制，界面對(duì)遷移率的影響等，初步實(shí)現(xiàn)了石墨烯移率的影響等，初步實(shí)現(xiàn)了石墨烯CMOS器件原型器件原型和反相器電路。和反相器電路。1.射頻器件射頻器件石墨烯的研究進(jìn)展2008年年HRLSiC襯底，襯底，2英寸英寸晶圓級(jí)石墨烯上晶圓級(jí)石墨烯上制作制作FET，ALD沉積沉積Al2O3作柵作柵介質(zhì)介質(zhì)室溫面電子濃室溫面電子濃度度1013cm-2載流子

11、遷移率載流子遷移率1500cm2V-1s-11V偏置達(dá)到偏置達(dá)到1180uA/um，5V3000uA/um，開關(guān)比，開關(guān)比4；柵長(zhǎng)柵長(zhǎng)2um時(shí)，源漏偏壓時(shí)，源漏偏壓5V，最大截止頻率最大截止頻率4GHz，fmax14GHz2009年年IBM微機(jī)械剝離微機(jī)械剝離遷移率遷移率400cm2V-1s-1柵長(zhǎng)柵長(zhǎng)360nm，源漏電壓，源漏電壓1.6V時(shí)，電子和空穴跨導(dǎo)分別時(shí)，電子和空穴跨導(dǎo)分別45和和-35mS/mm，截止頻率，截止頻率4GHz；柵長(zhǎng)減小到柵長(zhǎng)減小到160nm，截止頻，截止頻率達(dá)到率達(dá)到26GHz，首次證明石墨烯器件截止頻首次證明石墨烯器件截止頻率率fT1/LG2的關(guān)系的關(guān)系石墨烯的研究

12、進(jìn)展2010年年IBM優(yōu)化優(yōu)化Al2O3工藝，雙柵工藝，雙柵載流子遷移率達(dá)載流子遷移率達(dá)到到2700cm2V-1s-1背柵電壓背柵電壓-40V，頂柵電壓頂柵電壓1.6V，源漏電壓源漏電壓0.8V是，是，350nm柵長(zhǎng)器件柵長(zhǎng)器件截止頻率截止頻率50GHz2010年年IBM采用采用poly-hydroxystyrene界面層，界面層，10nmHfO2為柵介質(zhì)為柵介質(zhì)漏壓漏壓1V時(shí)，柵長(zhǎng)時(shí)，柵長(zhǎng)240nmFET跨導(dǎo)跨導(dǎo)大于大于0.1mS/mm，截止頻率截止頻率100GHz美國(guó)美國(guó)DARPA預(yù)計(jì)預(yù)計(jì)2-3年內(nèi)，石墨烯射頻器件的頻率可達(dá)年內(nèi)，石墨烯射頻器件的頻率可達(dá)500GHz，應(yīng)用于，應(yīng)用于極低功耗

13、、極低噪聲的系統(tǒng)中極低功耗、極低噪聲的系統(tǒng)中2. CMOS器件器件石墨烯的研究進(jìn)展2008年年美國(guó)斯坦福美國(guó)斯坦福大學(xué)大學(xué)利用量子尺寸利用量子尺寸限制效應(yīng)將石限制效應(yīng)將石墨烯導(dǎo)帶墨烯導(dǎo)帶-價(jià)帶價(jià)帶拉開拉開寬度寬度5nm時(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)帶隙實(shí)現(xiàn)帶隙400meV的石墨的石墨烯納米帶烯納米帶室溫下電流室溫下電流開關(guān)比大于開關(guān)比大于105最近最近佐治亞理工佐治亞理工大學(xué)大學(xué)采用采用SOG材料材料通過電子束輻通過電子束輻照時(shí)間的改變照時(shí)間的改變形成形成n型和型和p型型石墨烯石墨烯電子束能較高電子束能較高時(shí)形成時(shí)形成p型型電子束能較低電子束能較低時(shí)時(shí)形成形成n型型目前器件遷移率僅目前器件遷移率僅1500cm2V-

14、1s-1，一般認(rèn)為是由于工藝過程中的表面效，一般認(rèn)為是由于工藝過程中的表面效應(yīng)導(dǎo)致的；此外大多為應(yīng)導(dǎo)致的；此外大多為n-MOS器件，而器件，而p-MOS研究尚未開展。研究尚未開展。如果用高遷移率石墨烯直接替代如果用高遷移率石墨烯直接替代CMOS中的溝道，其工藝完全中的溝道，其工藝完全與現(xiàn)有工藝兼容，因此目前石墨烯器件都采用與與現(xiàn)有工藝兼容，因此目前石墨烯器件都采用與CMOS兼容的兼容的工藝，轉(zhuǎn)移到絕緣或半絕緣襯底上。實(shí)現(xiàn)工藝，轉(zhuǎn)移到絕緣或半絕緣襯底上。實(shí)現(xiàn)CMOS電路的關(guān)鍵是電路的關(guān)鍵是提高石墨烯電流開關(guān)比。提高石墨烯電流開關(guān)比。石墨烯的研究進(jìn)展器件方面器件方面新器件探索新器件探索2008年年

15、3月月英國(guó)曼徹斯特大英國(guó)曼徹斯特大學(xué)與德國(guó)學(xué)與德國(guó)Max Planck Institute石墨烯單電子石墨烯單電子高速晶體管高速晶體管在室溫下在室溫下非常穩(wěn)定非常穩(wěn)定的工作的工作器件開啟器件開啟和關(guān)閉電和關(guān)閉電壓非常低壓非常低同年同年4月月同小組同小組10nm的石墨烯的石墨烯晶體管和長(zhǎng)寬晶體管和長(zhǎng)寬均為均為1個(gè)分子的個(gè)分子的單原子晶體管單原子晶體管2008年年5月月美國(guó)佐治亞理工美國(guó)佐治亞理工大學(xué)與麻省理工大學(xué)與麻省理工林肯實(shí)驗(yàn)室林肯實(shí)驗(yàn)室在單一芯片上在單一芯片上制備了數(shù)百個(gè)制備了數(shù)百個(gè)石墨烯晶體管石墨烯晶體管陣列陣列晶圓級(jí)石墨烯研究晶圓級(jí)石墨烯的意義研究晶圓級(jí)石墨烯的意義IC尺度進(jìn)入納米級(jí)，

16、尺度進(jìn)入納米級(jí)，Si基基COMS受到挑戰(zhàn)受到挑戰(zhàn)石墨烯具有極特殊的性質(zhì)石墨烯具有極特殊的性質(zhì)石墨烯可與現(xiàn)有石墨烯可與現(xiàn)有IC工藝兼容工藝兼容有可能替代有可能替代Si材料，延續(xù)摩爾定律材料，延續(xù)摩爾定律晶圓級(jí)層數(shù)可控的石墨烯材料及器件研究晶圓級(jí)層數(shù)可控的石墨烯材料及器件研究成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵成為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵晶圓級(jí)石墨烯From ISI晶圓級(jí)石墨烯晶圓級(jí)石墨烯研究受到各國(guó)重視晶圓級(jí)石墨烯研究受到各國(guó)重視美國(guó)國(guó)防先進(jìn)技術(shù)研究局（美國(guó)國(guó)防先進(jìn)技術(shù)研究局（DARPA）于）于 2007年年公布了預(yù)算為三千萬美元的射頻應(yīng)用的碳電子公布了預(yù)算為三千萬美元的射頻應(yīng)用的碳電子學(xué)（學(xué)（Carbon Ele

17、ctronics for RF Applications (CERA)）計(jì)劃（）計(jì)劃（BAA 07-50）。該計(jì)劃的目標(biāo)）。該計(jì)劃的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)的石墨烯材料和超低功耗和超高是實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)的石墨烯材料和超低功耗和超高速度的石墨烯基電子器件。速度的石墨烯基電子器件。2009年年7月，德國(guó)研究基金會(huì)發(fā)布了名為月，德國(guó)研究基金會(huì)發(fā)布了名為“石墨石墨烯烯”的優(yōu)先研究計(jì)劃，在石墨烯材料、機(jī)理和應(yīng)的優(yōu)先研究計(jì)劃，在石墨烯材料、機(jī)理和應(yīng)用等方面開展廣泛的研究。用等方面開展廣泛的研究。我國(guó)最近發(fā)布的重大科學(xué)研究計(jì)劃也把碳基電我國(guó)最近發(fā)布的重大科學(xué)研究計(jì)劃也把碳基電子器件列為研究重點(diǎn)子器件列為研究重點(diǎn)晶圓級(jí)石墨

18、烯晶圓級(jí)石墨烯的研究重點(diǎn)晶圓級(jí)石墨烯的研究重點(diǎn)超聲輔助微機(jī)械剝離超聲輔助微機(jī)械剝離HOPG工藝工藝SiC襯底高溫?zé)峤庖r底高溫?zé)峤鈱訑?shù)的精確控制層數(shù)的精確控制不同原子終止面的均勻性問題不同原子終止面的均勻性問題CVD外延外延提高均勻性提高均勻性缺陷控制缺陷控制襯底轉(zhuǎn)移技術(shù)襯底轉(zhuǎn)移技術(shù)MOCVD法法過渡族金屬淀積技術(shù)過渡族金屬淀積技術(shù)晶圓級(jí)石墨烯目前研究進(jìn)展目前研究進(jìn)展超聲輔助剝離工藝，未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道超聲輔助剝離工藝，未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道機(jī)械剝離工藝機(jī)械剝離工藝Nanotechnology 19 (2008) 455601采用此工藝可得到大面積、平整的采用此工藝可得到大面積、平整的石墨烯，注意圖中無

19、缺陷的石墨烯石墨烯，注意圖中無缺陷的石墨烯面積面積100m2晶圓級(jí)石墨烯SiC襯底熱分解襯底熱分解 2009年，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校年，美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校Konstantin等人報(bào)道晶圓級(jí)石墨烯等人報(bào)道晶圓級(jí)石墨烯a) SiC(0001)b) Graphenec) LEEMd) Annealed in Are) LEEMNature Materials, 2009, 8(3):203207晶圓級(jí)石墨烯CVD外延外延 目前，采用目前，采用Au、Ag、Pt、Cu、Fe、Co、Ni、Ir、Ru等過渡族金屬催化等過渡族金屬催化CVD法制備石墨烯均有報(bào)道法制備石墨烯均有報(bào)道。但是，。但是，C與金屬

20、固溶量，制約著石墨烯的層數(shù)；而與金屬固溶量，制約著石墨烯的層數(shù)；而金屬晶界缺陷則制約著石墨烯的面積。金屬晶界缺陷則制約著石墨烯的面積。 對(duì)于對(duì)于Fe、Ni、Ir等等C固溶量大的金屬，如何精確固溶量大的金屬，如何精確控制層數(shù)成為關(guān)鍵；而對(duì)于控制層數(shù)成為關(guān)鍵；而對(duì)于Pt、Cu等等C固溶量小的固溶量小的金屬則要進(jìn)一步減小晶界對(duì)石墨烯均勻性的不利影金屬則要進(jìn)一步減小晶界對(duì)石墨烯均勻性的不利影響。響。 晶圓級(jí)石墨烯2009年美國(guó)年美國(guó)Texas大學(xué)的大學(xué)的Xuesong Li等人在等人在25um厚的厚的銅箔上，采用銅箔上，采用CVD的方法制備出直徑的方法制備出直徑300mm的石墨的石墨烯，其中單層石墨烯

21、超過烯，其中單層石墨烯超過95%，并且克服了銅晶界，并且克服了銅晶界影響實(shí)現(xiàn)大面積連續(xù)；雙柵影響實(shí)現(xiàn)大面積連續(xù)；雙柵FET場(chǎng)致電子遷移率場(chǎng)致電子遷移率4050 cm2V-1s-1。SEM圖樣圖樣A 1minB 2.5minC 10minD 60minScience, 2009, 324(6): 1312-1314晶圓級(jí)石墨烯SAMSUNG晶圓級(jí)石墨烯2009年，美國(guó)年，美國(guó)Rutgers大學(xué)的大學(xué)的Hisato Yamaguchi等人等人，采用，采用spin coating的方法的方法晶圓級(jí)石墨烯進(jìn)展進(jìn)展 已經(jīng)突破大尺寸限制，層數(shù)在一定范圍可控，已經(jīng)突破大尺寸限制，層數(shù)在一定范圍可控，成品率較

22、高；成品率較高；存在問題存在問題 層數(shù)控制仍是難題，缺陷還需要進(jìn)一步降低；層數(shù)控制仍是難題，缺陷還需要進(jìn)一步降低；今后發(fā)展今后發(fā)展 層數(shù)可控性，層數(shù)可控性，412英寸英寸(CVD)，26英寸英寸(SiC)；CMOS和高頻器件；其它用途。和高頻器件；其它用途。個(gè)人對(duì)于石墨烯項(xiàng)目的思考關(guān)于石墨烯的研究重點(diǎn)關(guān)于石墨烯的研究重點(diǎn)1.相關(guān)設(shè)備相關(guān)設(shè)備(MOCVD) 石墨烯材料與石墨烯材料與GaN基寬帶隙半導(dǎo)基寬帶隙半導(dǎo)體材料有明顯差異，由體材料有明顯差異，由CVD外延拓展外延拓展到到MOCVD外延，對(duì)于設(shè)備提出更高外延，對(duì)于設(shè)備提出更高的要求的要求(精度、可控性精度、可控性)，尤其是過渡，尤其是過渡族金

23、屬的淀積和石墨烯的形成兩個(gè)關(guān)族金屬的淀積和石墨烯的形成兩個(gè)關(guān)鍵步驟的可控性。鍵步驟的可控性。個(gè)人對(duì)于石墨烯項(xiàng)目的思考反應(yīng)室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)反應(yīng)室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 適合晶圓級(jí)石墨烯生長(zhǎng)適合晶圓級(jí)石墨烯生長(zhǎng)過渡族金屬茂的選擇過渡族金屬茂的選擇 盡量選取盡量選取C固溶度小的過渡族金屬，固溶度小的過渡族金屬，比如比如Cu、Pt等等關(guān)鍵工藝關(guān)鍵工藝 氣壓、流量、溫度、升氣壓、流量、溫度、升/降溫速率等因降溫速率等因素，直接影響石墨烯的均勻性和層數(shù)素，直接影響石墨烯的均勻性和層數(shù)。個(gè)人對(duì)于石墨烯項(xiàng)目的思考Cu-C合金相圖合金相圖個(gè)人對(duì)于石墨烯項(xiàng)目的思考Fe-C合金相圖合金相圖個(gè)人對(duì)于石墨烯項(xiàng)目的思考Cr-C合金相圖合金相

24、圖個(gè)人對(duì)于石墨烯項(xiàng)目的思考Ni-C合金相圖合金相圖個(gè)人對(duì)于石墨烯項(xiàng)目的思考Ir-C合金相圖合金相圖個(gè)人對(duì)于石墨烯項(xiàng)目的思考Ru-C合金相圖合金相圖個(gè)人對(duì)于石墨烯項(xiàng)目的思考Pt-C合金相圖合金相圖個(gè)人對(duì)于石墨烯項(xiàng)目的思考Au-C合金相圖合金相圖個(gè)人對(duì)于石墨烯項(xiàng)目的思考晶圓級(jí)石墨烯MOCVD或者或者CVD外延，是最有希望實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)石外延，是最有希望實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)石墨烯的途徑之一，為實(shí)現(xiàn)層數(shù)精確控制，必須精心墨烯的途徑之一，為實(shí)現(xiàn)層數(shù)精確控制，必須精心選擇過渡族金屬，主要關(guān)注其與選擇過渡族金屬，主要關(guān)注其與C的固溶度，以及金的固溶度，以及金屬膜厚度的問題。屬膜厚度的問題。從相圖中可以看出，從相圖中可以看

25、出，Cu、Pt、Ir和和Ru等金屬與等金屬與C在在1000 左右的固溶度相對(duì)較小，相對(duì)于左右的固溶度相對(duì)較小，相對(duì)于C固溶度較固溶度較大的金屬來說，其大的金屬來說，其C的固溶量容易控制，而的固溶量容易控制，而C的固溶的固溶量決定著外延的石墨烯厚度（層數(shù)）。量決定著外延的石墨烯厚度（層數(shù)）。個(gè)人對(duì)于石墨烯項(xiàng)目的思考2.理論方面理論方面 石墨烯的能帶調(diào)整（石墨烯的能帶調(diào)整（Dirac點(diǎn)）、輸點(diǎn)）、輸運(yùn)特性、光學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)等研究方向運(yùn)特性、光學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)等研究方向，我們不具優(yōu)勢(shì)。，我們不具優(yōu)勢(shì)。 但是，石墨烯的摻雜方面，也許可以但是，石墨烯的摻雜方面，也許可以進(jìn)行一些探索。只是擔(dān)心缺乏理論指進(jìn)行一些探索。只是擔(dān)心缺乏理論指導(dǎo)，只能進(jìn)行工藝方面的探索。導(dǎo)，只能進(jìn)行工藝方面的探索。個(gè)人對(duì)于石墨烯項(xiàng)目的思考3.器件方面器件方面 結(jié)合我們的結(jié)合我們的GaN基基HEMT器件，石墨器件，石墨烯研究可以做兩方面的工作：一是開烯研究可以做兩方面的工作：一是開展以石墨烯為溝道層的器件研制工作展以石墨烯為溝道層的器件研制工作，此項(xiàng)工作要以帶隙調(diào)制為基礎(chǔ)；二，此項(xiàng)工