Deposição Química de Vapor Direta de Grafeno em Superfícies Dielétricas (Direct Chemical Vapor Deposition ofGraphene on Dielectric Surfaces)
Richard Eloy de Sant’Anna10/08/2001
→ Introdução
Redução da folha
Semicondutores de nanofitas de grafeno ⊸ Alto desempenho em transistores
de efeito de campo.
A aplicação baseada em suas propriedades eletrônicas
⊸ Filmes de camada única e uniformes
⊸ Sobre substratos dielétricos⊸ Grande escala
CVD
→ Análise Experimental No processo de CVD temos:
→ Temperatura durante o crescimento de 1000°C → Baixa pressão (100-500 mTorr), → Atmosfera com 35cm³ de H2 (99,999% Airgas)
fluindo durante o aquecimento→ Atmosfera durante o crescimento: fluxo composto
de H2(2cm³) e CH4(35cm³; 99,99% Airgas). → O sistema foi resfriado sob um fluxo de 35cm³ de
H2.
A evaporação significativa do metal não é surpreendente.
→ PF Cu (~1084°C)
→ Análise Experimental
Durante o experimento usaram-se:
→ Evaporador por feixe de elétrons(Edwards) → Filmes de Cu de 100nm a 450nm de espessura → Variedade de substratos:
→ quartzo (Hoffman Materiais LLC)
→ safira (monocristal PLC)→ placa de silício (Addison
--------------- ------------------------Engineering Inc.) → sílica fundida.
→ Análise Experimental
Tempo de cada amostra entre 15min e 7hrs → efeito espessura
→ tipo de substrato→ tempo de crescimento
→ Análise Experimental
Caracterização:
→ Espectroscopia Raman e de imagem(WITec com um laser verde - 532nm).→ Espectroscopia dipersiva de raio-X(EDX)→ Microscopia eletrônica de varredura (MEV -Zeiss Gémeos Ultra-55)→ Microscopia óptica→ Microscopia de força atômica(AFM - modo Tapping; Digital Instruments 3000)
→ Resultados e Discussões
Amostra com filme de cobre de 450nm após 2hr em quartzo Diferença entre bandas 2D e
G indicam presença de grafenoCurva Lorentziana
→ Resultados e Discussões
EDXconfirma presença de Cu
→ Resultados e Discussões→ Condições dos filme de cobre(450nm e 100nm) depositados sobre quartzo
→ 100nm – a instabilidade do Cobre é visível em menos de 15min, onde já esta partido em pedaços micrométricos. Evaporação total após 5hrs de crescimento.
→ 450nm – aos 15min observa-se áreas continuas de Cu, após 2hrs de crescimento o filme se quebra completamente. A evaporação do metal ocorre 5hrs após a quebra
→ Resultados e Discussões * (7hr)
→ Resultados e Discussões
Banda D maior Presença de grafeno apenas nos pontos indicados.
Amostra caracterizada sob as condições extremas da CVD.450nm 100nm
→ Resultados e Discussões
Presença de rugas
→ Motivo: estresse induzido pela ruptura da folha de grafeno
Detector de Elétron Secundário → Sensível a topografia
Detector Inlens → Sensível a carga de elétrons
→ Resultados e Discussões
Observa-se nas imagens a descontinuidade da camada de ~ 1-2 camadas de grafeno.
→ Conclusão
Embora alguns defeitos encontrados, devido a:
→ Alteração na morfologia do metal→ Redeposição do metal sobre o grafeno devido as condições extremas da CVD
os resultados foram motivadores. Pequenos ajustes no processo de evaporação e dispersão.
Padrão em grande escala para a fabricação de dispositivos eletrônicos.