韓開發出石墨烯合成新方法可與微電子兼容

　　最近，韓國研究人員開發出一種與微電子兼容的方法來生長石墨烯，在硅基底上成功合成了晶片級（直徑4英寸）的高質量多層石墨烯。該方法基于一種離子注入技術，簡單而且可升級。這一成果使石墨烯離商業應用更近一步。相關論文發表在本周的《應用物理快報》上。

　　晶片級的石墨烯可能是微電子線路中一個必不可少的組成部分，但大部分石墨烯制造方法都與硅微電子器件不兼容，阻礙了石墨烯從潛在材料向實際應用的跨越。

　　要把石墨烯與先進的硅微電子設備整合在一起，大片的石墨烯不能起皺撕裂，必須能在低溫下沉淀在硅晶片上，而傳統的石墨烯合成技術要求高溫。研究小組負責人、韓國高麗大學化學與生物工程系教授金智賢說，“我們的研究表明，碳離子注入技術在直接合成用于集成電路的晶片級石墨烯方面有很大潛力。”

　　金智賢指出，傳統的化學氣相沉淀法要求溫度在1000℃以上，可以在銅、鎳薄膜上大面積合成石墨烯，然后轉移到硅基底上，這會造成斷裂、起皺和污染。而他的方法基于離子注入。這是一種微電子兼容技術，通常用于半導體摻雜。碳離子在電場中被加速，撞擊到一層由鎳、二氧化硅和硅組成的材料表面上，溫度只有500℃。鎳層碳溶解度很高，作為合成石墨烯的催化劑。然后經高溫活化退火形成石墨烯的蜂窩狀晶格。

　　他們還系統研究了合成過程中各種退火條件的效果，包括改變環境壓力、周圍氣體和處理時間。金智賢說，離子注入技術對產品結構的控制比其它制造方法更精細，因為可以通過控制碳離子注入的劑量來精確控制石墨烯層的厚度。“我們的合成方法是可控的，而且可升級，讓我們能按硅晶片的大小（直徑超過300毫米）生成石墨烯。”

　　下一步，研究人員打算繼續降低合成工藝的溫度，控制石墨烯的厚度用于工業生產。