Начиная с сообщений о его первом получение и наблюдений за квантовым эффектом Холла, монослойный графен (SLG) привлёк внимание как академического, так и индустриального сообщества. В то же время как схожый метод «расслаивания» приводил к мночисленным открытиям, ключевой вопрос о крупномасштабном производстве SLG оставался существенной проблемой. Для полного использования его захватывающих физических свойств и их интеграции в обычные электронные, механические и оптикоэлектронные устройства необходимо произвести SLG с физическими свойствами, подобными слоистым SLG, и с минимальными пространственными изменениями.
По этой проблеме существуют несколько перспективных методов синтеза. В них входят: получение эпитаксиального графена из SiC, восстановление из оксида графена, прямой рост на тонкой плёнке никеля, и, самый новый, на медной фольге. Среди них последний метод синтеза, основанный на медной фольге, является самым эффективным при крупномасштабном производстве SLGs с многообещающими электрическими свойствами, включая подвижность носителей заряда∼4000cm2/V*s. Синтезы, основанные на использовании никеля, также показали превосходные физические свойства, особенно квантовый эффект Холла
До этой работы, использование графеновых материалов на практике часто требовало этапа переноса, потому что подложка для роста графена не подходит обычно для участия в последующей технологии изготовления устройств. К сожалению, этот дополнительный этап, предназначенный для переноса синтезируемого графена непосредственно на устройство, может вызывать много существенных проблем.
-
Во-первых, SLG может быть поврежден во время процесса переноса.
-
Во-вторых, выравнивание тонкой плёнки графена и основания, на которое осуществляется перенос, является дополнительной технической проблемой.
-
В-третьих, эти процессы переноса часто выполняются в водных растворах, что вызывает проблемы при удаление жидкостей между графеном и подложкой.
Описана новая техника изготовления крупномасштабных (> 1 см) SLG с однородными электрическими свойствами непосредственно на устройстве. В работе используется медь, чтобы вырастить SLG. В то время как основной механизм подобен тому, о который недавно описал Li и соавторы, была использована напылённая медная плёнка вместо медной фольги. Это существенное технологическое усовершенствование, которое позволяет изготовлять однослойные транзисторы непосредственно на устройстве, минуя этап переноса. Это открытие позволяет добиться однородных электрических свойств, и приводит к понижению интенсивности отказов устройств (<5 %).
Ключевые особенности устройств, полученных при помощи такой технологии:
-
хорошая подвижность носителей заряда
-
механическая и электрическая стабильность в большом интервале (> 0.5 мм)
-
величина тока насыщения и многообещающая активная междуэлектродная проводимость (∼8 μS / μ m).
Кроме того, новая технология легко масштабируется к большим размерам, которые ограниченны только размером подложки и камерой напыления, и совместима с обычной технологией напыления тонких пленок.
