石墨烯在微电子技术上的应用PPT课件

1、石墨烯在微电子学中的应用，类别：光信1102，带头人：演讲者：张，成员：唐军则，张，科学光学信息学院1102，石墨烯的优异特性是什么？石墨烯构建微电子器件的制备方法？石墨烯的应用前景，目录，科学学院光学信息1102，1。什么是石墨烯？石墨烯是一种由碳原子组成的单层片状结构的新材料。它是一种六方平面薄膜，具有由sp2杂化轨道中的碳原子组成的蜂窝状晶格。它是一种只有一个碳原子厚度的二维材料，Sp2杂化碳质材料的基本成分，石墨烯的原子结构图。1。什么是石墨烯？石墨烯一直被认为是一种假设的结构，不能单独稳定存在。直到2004年，英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫在实验中成功地将石

2、墨烯从石墨中分离出来，并证实它可以单独存在。他们还因“二维石墨烯材料的开创性实验”获得了2010年诺贝尔物理学奖。2。石墨烯的优异特性，优异特性：1。高达5300的高导热率。2.高电子迁移率。室温下的电子迁移率高达150，000 cm2/vs，是单晶硅的100多倍。3.低电阻率，仅约10-6cm，低于铜或银，后者是世界上已知电阻率最低的材料。2。石墨烯的优异特性，4。透明度高，几乎完全透明，只吸收2.3%的光线，透光率达到97.7%，预示着未来透明电脑、全透明概念手机、2。石墨烯的优异特性，5。它具有出色的灵活性，非常适合未来应用的软电子产品，手机与曲面屏幕和曲折的手机。6.高硬度的石墨烯是钢

3、的200倍，显然具有很强的耐久性。7.美国西北大学的研究人员已经成功开发出由石墨烯和硅制成的电池，充电15分钟后，电池寿命可达一周左右。如果石墨烯电池可以用于未来的手机，那么就有可能实现每周充电的愿望。其次，石墨烯的优异特性。第三，用石墨烯制造的微电子器件。2008年，IBM率先制造低噪声石墨烯晶体管。通过将两层石墨烯等效为石墨单原子层，成功地制造了一种新型晶体管，并且通过两层石墨烯之间产生的强电子键合来控制噪声。2008年5月，在佐治亚理工学院的德科尔和麻省理工学院的林肯实验室的合作下，数百个石墨烯晶体管阵列被制作在一个芯片上。四。石墨烯构建微电子器件的特点：速度快：与制作传统硅晶体的时期相

4、比，石墨烯表面优异的电子迁移速度是硅的数百倍，石墨烯本身是一种良好的导热体，可以快速散热。由于其优异的性能，石墨烯制成的电子产品运行速度更快，并且产生的热量越来越小：硅不能被分成小于10纳米的小块，否则它将失去有吸引力的电子性能。与硅相比，当石墨烯被分成纳米片时，其基本物理性质不会改变，并且其电子性质可能异常发展。五、石墨烯的制备方法，石墨烯材料的制备方法已有报道：机械剥离法、晶体外延生长法、氧化还原法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。氧化还原法，氧化还原法是指天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨，通过超声波分散制备氧化石墨烯(单层氧化石墨)。加入还原剂去除氧化石墨表面的

5、含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯。优点：制备成本低，易于实施，以其简单易行的工艺成为实验室制备石墨烯的最佳方法，并能制备稳定的石墨烯悬浮液。它解决了石墨烯在溶剂中难以分散的问题，同时也存在大量制备易造成废液污染的缺点，并且制备的石墨烯存在一定的缺陷，如五元环和七元环等拓扑缺陷或带有-OH基团的结构缺陷，这将导致石墨烯某些电学性质的丧失，限制石墨烯的应用。五、石墨烯的制备方法化学气相沉积(CVD)首先由美国休斯顿大学的于庆凯在镍(Ni)衬底上取得突破，然后在铜(Cu)衬底上生长石墨烯上取得突破，铜也被认为是石墨烯最有潜力的工业规模生长的衬底之一。随着研究的发展，越来越多的过渡金属已经生

6、长出石墨烯。这些衬底包括钌、铂、钴、铱、镓、钯、钼、锗等的化学气相沉积方法。通常，将具有催化功能的衬底在空腔中加热至1000，然后引入含碳气体，如碳氢化合物，其在高温下分解和脱氢，在衬底表面形成石墨烯，并通过轻微的化学蚀刻将石墨烯膜与衬底分离。当透光率为80%时，该薄膜的电导率可达1.1106S/m，成为透明导电膜的潜在替代品。化学气相沉积。6。石墨烯的应用前景。6。石墨烯的应用前景，1。石墨烯在透明电极中的应用透明电极通常是指在可见光区具有高透光率(85%以上)和低电阻率(110-3以下)的氧化简并半导体电极。透明电极主要用于显示领域的液晶显示器、有机发光二极管、等离子显示器和透明显示器的电

7、极材料，用于触摸面板领域的电阻式和电容式触摸面板的传感器。嘿。ITO是目前主流的透明电极。尽管它已经成熟，但仍有许多挑战需要克服。石墨烯透明电极可用于解决现有技术和制造的瓶颈，提高效率和开发新的应用。它的经济潜力和价值是无限的。石墨烯的应用前景，石墨烯的优缺点：石墨烯在成本和应用范围方面有很多优势。虽然石墨烯仍达不到ITO导电率，但可以满足触摸屏的要求。石墨烯的应用前景。2.石墨烯在太阳能电池中的应用。据报道，2012年5月24日，美国研究人员在实验室制造了一种掺杂石墨烯的新型太阳能电池。太阳能转换效率为8.6%。石墨烯不同于传统的金属，它是柔性和透明的。它作为未来太阳能电池的关键材料具有巨大的潜力。技术突破：提高转化效率，降低生产成本。如果石墨烯太阳能电池能够达到10%的转换效率，生产成本可以进一步降低，石墨烯太阳能电池有望在未来得到应用。3.石墨烯在光子传感器中的应用，石墨烯也可以作为光子传感器出现在更大的市场中。2012年10月，IBM的一个研究小组首次披露了他们开发的石墨烯光电探测器，用于探测光纤中携带的信息。这个角色过去是由硅扮演的。现在看来，硅