聚焦離子束下圖形化對單層石墨烯性能影響的研究.pdf

1、石墨烯是碳的同素異形體的基本組成單元，具有獨特的平面二維結(jié)構(gòu)。由于其優(yōu)異的電學、光學和機械性能，石墨烯成為新型材料領域的研究熱點?；谑┑钠骷ǔＪ遣捎秒娮邮饪探Y(jié)合等離子刻蝕的方法制備的。然而，電子束光刻過程中使用的光刻膠會污染石墨烯表面并降低其傳輸特性。聚焦離子束（Focused ion beam, FIB）刻蝕是半導體工業(yè)廣泛使用的加工工藝，具有高加工精度的同時不需要進行旋涂光刻膠處理，能夠避免對石墨烯造成的損傷。本文采用聚焦

2、離子束系統(tǒng)下的鎵離子束對單層石墨烯進行圖形化處理，借助拉曼光譜儀（Raman spectroscopy, RS）和原子力顯微鏡（Atom force microscope, AFM）對石墨烯進行表征，通過改變離子滯留時間研究不同劑量的鎵離子對單層石墨烯性能造成的影響。
　　采用化學氣相沉積法制備石墨烯，并將其轉(zhuǎn)移到目標襯底上。采用RS對輻照前后的石墨烯進行Raman光譜表征。表明：原始石墨烯呈現(xiàn)出典型的單層石墨烯的Raman光譜；

3、隨著離子劑量的增加，D峰和G峰的比值先增大后減小，G峰和2D峰的半峰寬增大，同時G峰和2D峰峰強逐漸減弱。離子輻照造成石墨烯中缺陷密度增加，導致D峰增強，同時造成石墨烯晶格紊亂，導致G峰和2D峰強度減弱、半峰寬增加。當缺陷發(fā)生聚集時，非晶化區(qū)域增多，石墨烯特征峰逐漸減弱。
　　采用AFM下的峰值力輕敲模式，分別對離子輻照前后石墨烯的表面形貌進行表征。表明：隨著離子劑量增加，石墨烯的表面粗糙度先減小后增大。當離子劑量較小時，離子濺射

4、碳原子并轟擊表面雜質(zhì)，導致大尺寸雜質(zhì)減少，再加上離子輻照時的熱退火作用減少表面吸附物，導致石墨烯的表面粗糙度減小。繼續(xù)增大劑量，懸掛鍵增多，形成碳氫化合物堆積，同時離子輻照使石墨烯表面產(chǎn)生褶皺，因此石墨烯的表面粗糙度增大。
　　采用AFM下的掃描電容模塊和開爾文探針模塊表征離子輻照前后石墨烯的電學性能和功函數(shù)的變化。表明：石墨烯樣品的電容信號減小，石墨烯的功函數(shù)先增大后減小。鎵離子輻照導致石墨烯的缺陷密度增加，石墨烯發(fā)生金屬-絕緣