SiC低溫外延石墨烯的工藝探討及物性預(yù)測(cè).pdf

1、基于 SiC和石墨烯兩種材料的性能特點(diǎn)以及微電子技術(shù)發(fā)展需求，在 SiC上外延石墨烯的方法被認(rèn)為是最有可能實(shí)現(xiàn) C基集成電路的有效途徑之一。為研究在 SiC襯底上實(shí)現(xiàn)低溫外延石墨烯的可能性并預(yù)測(cè)兩種材料的新物性，本文采用計(jì)算材料學(xué)方法，首先用 HSC-Chemistry軟件模擬分析了SiC在不同氯基氣體氛圍中可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，希望從化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)角度入手探尋在 SiC襯底上低溫外延石墨烯的工藝條件和參數(shù)；為課題組的相關(guān)實(shí)驗(yàn)奠定一定的理

2、論基礎(chǔ)。其次用基于密度泛函理論的第一性原理方法，借助Materials Studio軟件，對(duì)石墨烯的對(duì) H2的吸附特性和6H-SiC的稀磁特性進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，以便更深入地了解 SiC和石墨烯材料的性能特點(diǎn)，為兩種新型材料的開發(fā)應(yīng)用創(chuàng)造條件。論文得到的主要結(jié)論如下：
　　(1)用HSC-Chemistry軟件的模擬結(jié)果表明，在SiC的常規(guī)熱解工藝中引入一定比例的氯基氣體，有助于SiC表面Si原子的去除并可降低生長(zhǎng)溫度。加入一定比例的氯

3、基氣體后，在500-1100℃溫度范圍，1mbar的壓強(qiáng)下，即可去除SiC表面的Si原子，在SiC表面形成C薄層。課題組相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該計(jì)算結(jié)論的正確性。
　　(2)有關(guān)石墨烯對(duì)H2吸附特性的計(jì)算結(jié)果顯示，本征石墨烯與H2之間為很弱的物理吸附，不利于氫氣的吸附。而摻雜石墨烯與H2之間有較強(qiáng)的物理吸附，尤其是Al摻雜石墨烯，可以大大提高石墨烯的儲(chǔ)氫能力。計(jì)算結(jié)果說明，與本征石墨烯相比，摻雜石墨烯更適合作儲(chǔ)氫材料。
　　(