grafeno em substratos dielétricos

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.