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北京大學(xué)劉忠范院士團(tuán)隊(duì)最新AM！突破晶圓級(jí)石墨烯無(wú)裂紋轉(zhuǎn)移！

第一作者：Mingpeng Shang

通訊作者：劉忠范，林立

通訊單位：北京大學(xué)

論文速覽

針對(duì)石墨烯轉(zhuǎn)移過(guò)程中存在的問(wèn)題，如轉(zhuǎn)移介質(zhì)去除時(shí)可能導(dǎo)致的石墨烯表面污染、裂紋產(chǎn)生以及對(duì)空氣中污染物的敏感性，本研究提出了一種新的解決方案。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)聚丙烯腈（PAN）可以作為一種聚合物介質(zhì)，用于晶圓級(jí)石墨烯的轉(zhuǎn)移，并作為封裝層提供高性能的石墨烯器件。

值得注意的是，與傳統(tǒng)的聚合物轉(zhuǎn)移介質(zhì)不同，PAN在后續(xù)應(yīng)用中不需要被移除。本研究實(shí)現(xiàn)了將4英寸石墨烯無(wú)裂紋地轉(zhuǎn)移到SiO₂/Si晶片上，并制造了基于石墨烯的場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）陣列，這些陣列在室溫下展現(xiàn)出無(wú)明顯摻雜、高載流子遷移率（約11,000 cm2 V?1 s?1）和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

圖文導(dǎo)讀

圖1：PAN輔助的晶圓級(jí)石墨烯轉(zhuǎn)移過(guò)程。

圖2：拉曼光譜分析了不同聚合物（PAN、PMMA、PC、PI）作為封裝層時(shí)石墨烯的摻雜水平。

圖3：PAN覆蓋的石墨烯在空氣中暴露一周后的長(zhǎng)期穩(wěn)定性研究

圖4：PAN層的簡(jiǎn)便移除過(guò)程。

總結(jié)展望

本研究的亮點(diǎn)在于使用PAN作為石墨烯的轉(zhuǎn)移介質(zhì)和封裝層，實(shí)現(xiàn)了晶圓級(jí)石墨烯的無(wú)裂紋轉(zhuǎn)移，并顯著提升了石墨烯器件的電子性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。通過(guò)PAN輔助的轉(zhuǎn)移過(guò)程，制造出的石墨烯基FET陣列展現(xiàn)出了高載流子遷移率和優(yōu)秀的均勻性，滿足了石墨烯電子學(xué)和光子學(xué)應(yīng)用的基本要求。

此外，PAN層的有效封裝為石墨烯器件提供了在空氣中污染物下的長(zhǎng)期保護(hù)。研究還展示了PAN層的簡(jiǎn)便移除方法，為石墨烯在傳感器和微電子機(jī)械系統(tǒng)等應(yīng)用中提供了可能。這項(xiàng)工作不僅為二維材料的轉(zhuǎn)移過(guò)程設(shè)計(jì)提供了新概念，也為制造高性能二維材料器件提供了可靠的方法。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Polyacrylonitrile as an efficient transfer medium for wafer-scale transfer of graphene

期刊：Advanced Materials

DOI：10.1002/adma.202402000

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/05/15/7cbbf1beb3/

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