高温退火Cu(111)衬底上生长高质量厘米尺寸单晶石墨烯

编号：NMJS08944

篇名：高温退火Cu(111)衬底上生长高质量厘米尺寸单晶石墨烯

作者：祁建海 陈洋 岳圆圆 吕炳辰 程宇昂 朱凤前 贾玉萍 李绍娟 孙晓娟 黎大兵

关键词： Cu(111) 石墨烯 高温退火 化学气相沉积 场效应晶体管

机构： 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

摘要： 二维(2D)石墨烯具有原子层厚度,在电子器件中展示出突破摩尔定律限制的巨大潜力。目前,化学气相沉积(CVD)是一种广泛应用于石墨烯生长的方法,满足低成本、大面积生产和易于控制层数的需求。然而,由于催化金属(例如Cu)衬底一般为多晶特性,导致CVD法生长的石墨烯晶体质量相对较差。为此,通过高温退火工艺制备了Cu(111)单晶衬底,使石墨烯的初始成核过程得到了很好的控制,从而实现了厘米尺寸的高质量单晶石墨烯的制备。根据二者的晶格匹配关系,Cu(111)衬底为石墨烯生长提供了唯一的成核取向,相邻石墨烯成核岛的边界能够缝合到一起。单晶石墨烯具有高电导率,相较于原始多晶Cu上生长的石墨烯(1415.7Ω·sq-1),其平均薄层电阻低至607.5Ω·sq-1。高温退火能够清洁铜箔,从而获得表面粗糙度较低的洁净石墨烯。将石墨烯用于场效应晶体管(FET),器件的最大开关比为145.5,载流子迁移率为2.31×103cm2·V-1·s-1。基于以上结果,相信本工作中的单晶石墨烯还满足其他高性能电子器件的制备。