的挑戰。 而新興的納米制造技術將突破傳統半導體制造工藝的極限,克服短通道效應、寄生電容、互聯延遲以及功耗過大等問題,使微電子器件向著更小、更快、更冷發展。
石墨烯自 2004 年被發現以來一直受到全世界研究者們極大的關注和研究[1-2]。 由于其優異的電學、物理、光學等性質,被譽為微電子材料硅的絕佳替代品。 石墨烯在室溫下就具有超高的電子遷移率和載流子濃度[3-4],并且電阻率低,能耗極少[5-6],因而在納米器件方面表現出不凡的性能, 如高速自冷卻FET[7-11]、高靈敏傳感器[12-16]、超級電容等[17-18]。 然而盡管石墨烯在納米器件方面表現出不凡的性能,但是由于本征石墨烯沒有帶隙, 因此如何可控地在石墨烯中引入帶隙是石墨烯走入實際應用的關鍵前提和當前研究熱點。 鑒于石墨烯對微電子器件發展以及批量化、低成本納米制造的重要意義,國內外科研人員對石墨烯加工方法進行了大量的探索性研究,并取得了許多重要性進展。 目前石墨烯加工技術大體可分為兩大類:“自上而下”與“自下而上”加工方法。
1 “自上而下”加工技術
1.1 能量束加工技術
能量束加工技術通過具有一定能量的電子束、離子束與固體表面相互作用來改變固體表面物理、化學性質和幾何結構的微細加工。 目前,已有研究者們利用電子束刻蝕和離子束刻蝕技術對石墨烯 進行加工。 2007 年,Han 等[19]利用氧等離子束實現了石墨烯納米帶的剪裁, 納米帶的極限寬度為 10~ 20 nm。2008 年,Fischbein 等[20]利用透射電鏡聚集電子束對石墨烯進行刻蝕加工,這種方法必須將石墨烯樣品轉移到投射電鏡網格上,因此不適合大規模器件制造。 2009 年,Bell 等[21]和 Lemme 等[22]利用氦離子束刻蝕技術對石墨烯進行了切割剪裁。 能量束加工技術的主要問題是切割離子束容易對石墨烯邊緣形成摻雜效應從而污染樣品,再加上所要求的設備極其昂貴,因此該方法并不適合于納米器件的規?;圃?。
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綜上所述, 雖然已有的方法能夠實現石墨烯的切割剪裁,并都有著自己優勢,但是現存的石墨烯加工技術存在以下 3 方面的挑戰:
(1)加工條件苛刻(高溫真空)、加工過程復雜(掩模等);
(2)目前自上而下的加工方法都為“盲加工”,即在無法獲得石墨烯晶格方向的前提下進行石墨烯的 切割剪裁, 從而無法可控地實現特定邊緣結構石墨烯基納米器件的剪裁;
(3)雖然分子自組裝方法能夠可控地實現特定邊緣結構石墨烯納米帶的制備, 但與其他方法一樣都是離線開環加工方式,在加工過程中無反饋信息, 難以實現加工過程的精確控制。
石墨烯帶隙的引入是石墨烯能夠應用于半導體 電子器件的前提, 因此如何能夠精確可控地實現石墨烯帶隙的打開仍需要研究人員的不斷探索和研究。 由于 AFM 同時具有觀測與加工能力,并且對基底無導電性要求,因而基于 AFM 的機械加工技術有望實現石墨烯納米帶的在線加工與原位檢測。
2020-10
的挑戰。 而新興的納米制造技術將突破傳統半導體制造工藝的極限,克服短通道效應、寄生電容、互聯延遲以及功耗過大等問題,使微電子器件向著更小、更快、更冷發展。石墨烯自 2004 年被發現以來一直受到全世界研究者們極大的關注和研究[1-2]。 由于其優異的電學、物理、光學等性質,被譽為… [了解更多]
2020-10
0 引言石墨加工過程中,各類機床利用高速旋轉的刀具對石墨的外形進行加工。 受旋轉刀具與工件材料之間剪切力的影響,工件材料將產生大量帶初速度的石墨粉塵。 但我國石墨加工企業除塵系統相對落后,使得石墨材料在加工過程中產生的高濃度粉塵不能被迅速的處理掉,導致加工車間粉塵濃度嚴重超標,給… [了解更多]
2020-10
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2020-10
0 引 言石墨材料相對于銅材料在加工效率、精密微細零部件加工和自動化生產加工中優勢顯著,石墨電極在模具制造中逐漸取代銅電極被廣泛應用于電火花成形加工(簡稱EDM)。近年來自動化生產以單件、個性化、零件結構復雜、高精度的特征在模具行業逐漸推廣。對精密微細電極的要求也越來越苛刻,提升… [了解更多]
2020-10
石墨電極經錐螺紋相互連接后,才可以進入電冶煉爐里進行使用。 多年實踐證實電爐中的石墨電極斷裂的事故 90%發生在電極連接部位,所以石墨電極質量的重點就是理化指標和機械加工兩項[1]。石墨電極經一系列工序處理后合格的毛坯進入最后一道工序———機械加工,除了簡單的外圓加工外,就是加工… [了解更多]