衬底材料对石墨烯薄膜生长影响研究

作     者：刘姗 王伟 蒋志伟 樊瑞祥 杨玉帅 王凯 LIU Shan;WANG Wei;JIANG Zhiwei;FAN Ruixiang;YANG Yushuai;WANG Kai

作者机构：河北工业大学电子信息工程学院天津300401 天津市电子材料与器件重点实验室天津300401 

出 版 物：《电子元件与材料》 (Electronic Components And Materials)

年 卷 期：2022年第41卷第7期

页      面：680-685页

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：河北省自然科学基金(F2019202377) 

主　　题：石墨烯薄膜 等离子体化学气相淀积 HfO2薄膜 表面能 碳原子沉积 

摘      要：石墨烯薄膜在集成电路领域有着光明的前景,为提高石墨烯原位生长质量,研究了石墨烯薄膜分别在Ni、SiO_(2)以及HfO_(2)衬底上的生长情况与成膜机理。采用电子束蒸镀制备了金属Ni与HfO_(2)高K介质薄膜,利用等离子体化学气相淀积(PECVD)法在温度为450℃、衬底偏压为100 V、射频功率为100 W的条件下,分别以Ni、SiO_(2)和HfO_(2)薄膜为衬底制备石墨烯薄膜。测试表明,Ni、SiO_(2)和HfO_(2)衬底均沉积了石墨烯薄膜,其中Ni衬底石墨烯薄膜样品最厚、缺陷最高;SiO_(2)和HfO_(2)石墨烯样品缺陷低,但石墨烯薄膜在HfO_(2)衬底的覆盖率低;通过Ni、SiO_(2)和HfO_(2)薄膜的表面能入手分析得出,碳原子在Ni表面以溶解-析出方式形成连续薄膜,以直接沉积模式在绝缘衬底上生长,高表面能导致石墨烯薄膜在HfO_(2)表面覆盖率低。