上海微系統(tǒng)所鍺輔助絕緣體上石墨烯材料生長(zhǎng)研究獲進(jìn)展

　　近期，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所信息功能材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室SOI(絕緣體上硅)材料與器件課題組在絕緣體襯底上直接制備石墨烯研究方面取得新進(jìn)展。制備絕緣體上石墨烯是推動(dòng)石墨烯在微電子領(lǐng)域應(yīng)用的重要基礎(chǔ)條件，針對(duì)這一需求，SOI材料與器件課題組的研究人員使用鍺薄膜做催化劑，通過(guò)化學(xué)氣相沉積（CVD）方法成功在二氧化硅、藍(lán)寶石、石英玻璃等絕緣襯底上制備出高質(zhì)量單層石墨烯材料，并將其成功應(yīng)用于除霧器等電加熱器件。相關(guān)研究成果以Germanium-assisted Direct Growth of Graphene on Arbitrary Dielectric Substrates for Heating Devices 為題近期在Small上發(fā)表（DOI: 10.1002/smll.201700929）。

　　石墨烯，由于其優(yōu)異的物理性質(zhì)一直受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，為了實(shí)現(xiàn)在微電子領(lǐng)域的應(yīng)用，石墨烯薄膜需要轉(zhuǎn)移或直接生長(zhǎng)到絕緣襯底上。直接在絕緣襯底上生長(zhǎng)石墨烯，有利于獲得晶圓級(jí)石墨烯材料，對(duì)推動(dòng)石墨烯材料在集成電路等領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。但由于絕緣襯底本身不具有催化能力，使用Cu（銅）、Ni（鎳）等金屬催化劑又難免引入金屬沾污，因此該項(xiàng)研究一直面臨許多挑戰(zhàn)。上海微系統(tǒng)所信息功能材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的汪子文、薛忠營(yíng)等人基于鍺襯底上生長(zhǎng)高質(zhì)量單層石墨烯的研究基礎(chǔ)，在絕緣襯底上預(yù)先沉積鍺薄膜作為催化劑，通過(guò)優(yōu)化石墨烯生長(zhǎng)溫度和生長(zhǎng)時(shí)間，在完全蒸發(fā)掉鍺薄膜的同時(shí)實(shí)現(xiàn)單層石墨烯在絕緣襯底表面的全覆蓋。在研究中他們還發(fā)現(xiàn)，石墨烯的形狀完全依賴于鍺薄膜的形狀，因此該方法既可以實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)石墨烯薄膜的生長(zhǎng)，也可以通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)的鍺圖形定義后續(xù)石墨烯器件所需圖形化的生長(zhǎng)。獲得的絕緣體上石墨烯材料表現(xiàn)出良好的電學(xué)性能，初步展示了其在除霧、電致變色等加熱器件方面的應(yīng)用。該項(xiàng)研究為獲得晶圓級(jí)絕緣體上石墨烯奠定了基礎(chǔ)，有助于推動(dòng)石墨烯材料在微電子領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　該項(xiàng)工作得到了“萬(wàn)人計(jì)劃”青年拔尖人才項(xiàng)目、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目和上海市優(yōu)秀學(xué)科帶頭人計(jì)劃的資助。

上海微系統(tǒng)所鍺輔助絕緣體上石墨烯材料生長(zhǎng)研究獲進(jìn)展