石墨烯半导体器件领域应用

摘要:鉴于石墨烯机械稳定性高、化学性质稳定、透光率高,而且具有高效的电子迁移率,将会在未来的光电子器件中作为透明传导薄膜发挥越来越重要的作用,尤其是在目前火热研究的半导体器件领域。

关键词:驰飞超声波;超声波纳米制备装置;石墨烯


    石墨烯是一种二维晶体管,最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子,或更准确地,应称为“载荷子”,的性质和相对论性的中微子非常相似。人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的,石墨的层间作用力较弱,很容易互相剥离,形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后,这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯

硅基集成电路芯片技术正在逼近摩尔定律的物理极限,于是半导体纳米材料与技术成了纳米科技中研究最为活跃、应用最为广泛的前沿领域。二维纳米材料石墨烯的发现为新型半导体器件的设计与制备注入了新活力。科学家预言石墨烯可望替代硅材料成为后摩尔时代半导体器件发展的重要角色。

实验室已经发展了多种石墨烯的制备方法,如化学气相沉积法、液相剥离法、氧化还原石墨法、热分解法。其中氧化还原石墨法已比较成熟,氧化石墨的层间距为0.7~1.2nm,比纯石墨的层间距大,有利于其他物质的插人进而使其分散,再进行还原后可得到石墨烯,过程操作简单,成本较低,但由于氧化石墨还原不彻底等原因,所得到的石墨烯结晶程度和规整度均有缺陷。

驰飞超声波研发超声波纳米制备装置,驰飞超声波以天然鳞片石墨为原料,氧化插层制备可膨胀石墨,微波热解膨胀后,对膨胀石墨进行二次氧化插层,并微波膨胀,之后采用超声波纳米制备装置制备出含量大少层数碳原子的石墨烯纳米片。采用超声波纳米制备装置制备的石墨烯纳米片纯度高、制备工序简单,能够完全还原氧化的石墨烯解决了传统氧化还原法制取的石墨烯存在的缺陷,且易于实现规模化工业生产。

从目前来分析,主要限制石墨烯半导体器件发展的因素是石墨烯制备,传统制备石墨烯的方法确实存在许多问题,相比之驰飞超声波提出的新型制备方法优势明显,未来驰飞超声波研制的超声波纳米制备装置将会是合成石墨烯的主要设备之一。

 


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