等離子體加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PECVD)制備石墨薄膜

施晨燕 趙 寧 趙志偉 雷 威

東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院顯示技術(shù)中心

　　摘要：石墨是元素碳的一種同素異形體，由于其特殊結(jié)構(gòu)具有耐高溫性，高導(dǎo)電導(dǎo)熱性，潤(rùn)滑性，可塑性等特殊性質(zhì)。石墨是典型的層狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)石墨薄膜的層數(shù)少于10 層時(shí)，就會(huì)表現(xiàn)出較普通三維石墨不同的電子結(jié)構(gòu)。這種石墨薄膜由于其特殊的電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)等性質(zhì)在納米電子器件、儲(chǔ)能材料、光電材料等方面均有潛在應(yīng)用。等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD )是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子體化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。

　　本課題利用PECVD 方法在銅箔上沉積出石墨薄膜。借助于光學(xué)顯微鏡，Raman 光譜，SEM 等手段對(duì)薄膜微觀結(jié)構(gòu)及成分進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PECVD 方法在一定的條件下可以得到連續(xù)的透明石墨薄膜。本實(shí)驗(yàn)采用厚度為25 um 的銅箔襯底，生長(zhǎng)設(shè)備為北京金盛微納公司生產(chǎn)的PECVD-801 系統(tǒng)。

　　實(shí)驗(yàn)前使用10%的稀鹽酸漂洗去除氧化層，再用丙酮和酒精超聲15min 以去除油污，最后去離子水洗凈烘干后進(jìn)入反應(yīng)室。反應(yīng)氣體流量為甲烷20 ml/min(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下),氫氣20 ml/min,氬氣80 ml/min,工作氣壓為120 Pa,溫度為800oC，射頻功率為200 W,時(shí)間為1800 s。然后利用光學(xué)顯微鏡，Raman光譜，SEM 等手段對(duì)薄膜微觀結(jié)構(gòu)及成分進(jìn)行了分析。