【摘要】：石墨烯以其優(yōu)異的性能在許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。目前金屬基底化學(xué)氣相沉積(CVD)法已基本實現(xiàn)高質(zhì)量、大面積石墨烯的可控制備,但是CVD石墨烯進行后續(xù)加工的前提是與金屬基底分離并被轉(zhuǎn)移目標(biāo)基底上。轉(zhuǎn)移作為石墨烯應(yīng)用的關(guān)鍵步驟,極大地影響著石墨烯的質(zhì)量及器件的性能。本文針對傳統(tǒng)濕法轉(zhuǎn)移對CVD石墨烯造成污染的問題,采用控制變量法對照實驗,和光學(xué)顯微鏡、拉曼光譜儀、霍爾測量系統(tǒng)、X射線光電子能譜分析(XPS)方式,研究傳統(tǒng)濕法轉(zhuǎn)移殘留物的種類和成分,并采取有效措施減少殘留物。取得的主要成果有:1、明確了傳統(tǒng)濕法轉(zhuǎn)移殘留物主要有背底石墨烯殘留、金屬基底殘留、刻蝕液殘留、PMMA殘留和硅片雜質(zhì)等,進一步通過XPS表征,測定PMMA殘留分為本征PMMA殘留和變性PMMA殘留。2、優(yōu)化轉(zhuǎn)移過程中PMMA殘留的抑制和去除方法。一方面,在PMMA與石墨烯之間插入松香小分子層削弱PMMA與石墨烯的結(jié)合力;采用低分子量、低濃度的PMMA溶液減少碳長鏈折疊;較高轉(zhuǎn)速的旋涂方式獲得表面光滑且較薄的PMMA膜;勻速升溫的堅膜方式增加PMMA在有機溶劑中的溶解度等方法,可以有效抑制PMMA殘留。進一步通過深紫外曝光促進PMMA分解為小分子MMA,再用熱丙酮溶解,并增加后續(xù)異丙醇清洗步驟,可以將本征PMMA殘留有效去除。另一方面,通過在PMMA膜上覆蓋PET作為保護層隔絕FeCl_3刻蝕液,避免兩者反應(yīng)生成不溶于有機溶劑的物質(zhì);采用手機膜(硅膠+PET)代替PMMA作為中介層等方法可以有效地避免變性PMMA殘留。3、優(yōu)化轉(zhuǎn)移過程中其他殘留物的抑制或去除方法。通過對石墨烯進行封邊加工有效避免背底石墨烯殘留。通過在刻蝕液中加入稀鹽酸有效減少金屬基底氧化物殘留。通過采用(NH_4)_2S_2O_8或低濃度Na_2S_2O_8代替FeCl_3作為刻蝕液有效避免金屬微粒殘留;在FeCl_3刻蝕后增加高溫低濃度酸堿洗步驟去除金屬微粒殘留。丙酮超聲清洗去除硅片上有機污染物;KOH溶液代替HF溶液減薄SiO_2層并去除金屬污染物等方法,可以有效減少硅片雜質(zhì)污染物。本文對傳統(tǒng)濕法轉(zhuǎn)移殘留物進行區(qū)分,并提出針對性去除方式,極大提高了轉(zhuǎn)移潔凈度和完整性。本研究為石墨烯的器件制備和精準(zhǔn)表征提供了基礎(chǔ),有助于石墨烯無損轉(zhuǎn)移技術(shù)的研究與發(fā)展。
【圖文】：

碳的同素異形體[8]

石墨烯表面褶皺示意圖
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ127.11;TB383.2

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本文編號：2670190