《射頻容性和感性耦合電漿製備石墨烯的研究》是依託蘇州大學，由葛水兵擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：射頻容性和感性耦合電漿製備石墨烯的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：葛水兵
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
石墨烯由於具有出色的力學、電學、光學性質和熱穩定性，有望成為矽的替代品顯現出巨大的套用潛力備受關注，其製備及物性的研究成為當前物理學和材料科學領域的研究熱點。本項目探索使用以寬禁帶碳化矽為絕緣襯底材料，通過射頻容性和感性耦合電漿源，對富含氟的氣體放電產生氟電漿基團刻蝕碳化矽表面製備石墨烯，同時研究石墨烯的物理性質。通過調整電漿放電參量、基片溫度（或熱處理溫度）等製備工藝和參數，結合電漿發射光譜和質量能量分析儀監測，探測電漿基團、離子種類和分布與石墨烯生長物理化學過程、結構和性質的關聯。為石墨烯的製備，發展一條新的技術基礎。
結題摘要
石墨烯由於具有出色的力學、電學、光學性質和熱穩定性，有望成為矽的替代品顯現出巨大的套用潛力備受關注，其製備及物性的研究成為當前物理學和材料科學領域的研究熱點。本項目探索以寬禁帶碳化矽為絕緣襯底材料，通過射頻容性和感性耦合電漿源，對富含氟的氣體放電產生氟電漿基團刻蝕碳化矽表面製備石墨烯。通過調整電漿放電參量、基片溫度（或處理溫度）等製備工藝和參數，研究電漿中基團種類和分布與石墨烯生長物理化學過程、結構和性質的關聯。為石墨烯的製備，發展了一條新的技術。 1、研究了C4F8電漿的放電特性。實驗結果表明：隨著ICP功率的增加，CF和F的相對濃度增加，CF2的濃度卻有降低的趨勢。在C4F8電漿中，CF2自由基最容易生成。由於電子碰撞，CF2最後也會分解成CF、C和F。ICP-HFCCP電漿包含各種活性組分，光譜測量顯示其中較多的F和CF、較少的CF2基團。隨著ICP功率的增加，低能電子密度增加，產生了更多的CF2基團，而增強的高能尾部將CF2分解為CF和F。通過調製EEPFs使其有利於電子加熱，從而控制電漿的化學過程。 2、研究了碳化矽表面薄富碳層的形成機制。通過調製EEPFs，依賴於高能電子作用的電子-中性粒子碰撞，提高了F和CF自由基的濃度，導致碳氟薄膜厚度隨著ICP功率的增加而減少。施加LFCCP功率後，高能離子破壞了穩態碳氟表面的鍵以及Si-C鍵，與斷鍵重構形成刻蝕揮發性產物，導致了對碳氟薄膜的刻蝕。隨著LF-CCP功率的增加，出現了薄膜沉積到SiC刻蝕的轉變。當刻蝕與沉積達到平衡，在SiC表面形成一層薄富C薄膜。 3、研究了C4F8電漿刻蝕SiC的影響。實驗結果表明：由薄膜沉積轉變為刻蝕的過程中，表面化學態的主要變化表現為C-CFn自由基的減少和C-Si自由基的出現。隨著ICP功率的增加，C-CFn峰強減弱。隨著LFCCP功率的增加，出現了較弱的C-Si峰，富C薄膜變薄。隨著LF-CCP功率的增加，薄膜晶粒大小變大，同時表面粗糙度降低。由碳氟電漿刻蝕的SiC，經退火處理，其表面生長了少層石墨烯。
