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德国科学家成功让石墨烯在砷化镓晶圆片上现形

时间：2009-09-21 06:44:00

关键字：晶圆砷化镓石墨烯光学

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[导读]德国研究人员表示，砷化镓(GaAs)晶圆片上的沉积石墨烯(graphene)的纯碳原子，可望催生新一代的高性能半导体组件。位于德国布朗斯威克(Braunschweig)之联邦物理技术研究院(Physikalisch-Technische Bundesanstalt，PT

德国研究人员表示，砷化镓(GaAs)晶圆片上的沉积石墨烯(graphene)的纯碳原子，可望催生新一代的高性能半导体组件。位于德国布朗斯威克(Braunschweig)之联邦物理技术研究院(Physikalisch-Technische Bundesanstalt，PTB)的科学家最近宣布，已利用光学显微镜首次在砷化镓晶圆片表面上看到石墨烯。

肉眼几乎看不见的单个碳原子层能在支持层(support layer)被设计成抗反射滤波器(anti-reflection filter)型态时，用普通的光学显微镜看到；图中标示范围内就是单石墨烯层
砷化镓材料在半导体领域被广泛应用，且性能优于硅芯片，特别是在RF领域波长对CMOS组件来说太短的相关应用。而未来的碳芯片则可能会利用结晶碳层──也就是石墨烯──来使组件性能超过硅芯片。为此德国科学家着手研究在砷化镓材料上沉积石墨烯的方法，以制造出具有先进性能的混合性材料。
今年初，意大利科学家试图透过在砷化镓晶圆片表面上蚀刻石墨烯晶格图案的方式，来解决石墨烯与砷化镓材料间晶格不匹配的问题，好制造出一种具备某些特性之「人造石墨烯」的材料。而德国科学家则是真的让石墨烯成功地沉积在砷化镓表面。
在此之前，大多数的石墨烯研究是以涂布了二氧化硅的硅晶圆片，也就是所谓的绝缘上覆硅(SOI)方式，来让石墨烯现形。在砷化镓晶圆上沉积石墨烯的技术之所以迟迟未开发，就在于很难用标准光学显微镜来观察结果，德国科学家就是解决了这个问题，为相关技术发展开了一扇大门。
研究团队是在两种材料之间加入一种砷化铝(aluminium arsenide，AlAs)制程的抗反射(anti-reflective)缓冲层，解决了显像的问题。透明的砷化铝是以蒸气涂布(vapor- coated)在数个单分子层中，科学家以适当的涂布量形成干涉效应，就像是那些标准光学干涉滤波器的效果。
利用分子束磊晶 (molecular beam epitaxy)法将掺杂砷化镓基板上的多个砷化镓与砷化铝层优化，德国研究团队成功让砷化镓上的石墨烯现形，且其分辨率能分辨出石墨烯是单、双层还是多层。该成果并已通过拉曼光谱(Raman spectroscopy)确认，目前研究团队正在列举其砷化镓/石墨烯晶圆片的电气特性。
(参考原文：Graphene mixes it up with GaAs，by R. Colin Johnson)