Nano Device and Mesoscopic Physics Laboratory

  

II. 化學氣相沈積法 (Chermical Vapor Depostion, CVD)

 

ＣVD是成長大量單層石墨烯的方法，此方法主要是通入反應氣體，如甲烷、乙炔等，使碳源氣體在高溫中裂解，在催化劑表面進行吸附、擴散、脫氫，使得碳原子沉積在催化劑金屬表面形成碳薄膜。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

實驗方法
 

將反應氣體通入，開始升溫，當基板升至一定的溫度時，氣體會吸附在基板上作反應(分解、還原、氧化、置換等)，且在基材上生成薄膜，最後會將沒有用的廢氣體抽離腔體。

  

 


 

 

 

 

 

 

 

單層石墨片(Graphene)之能帶結構

   利用Tight-binding method計算出單層石墨片之能帶結構圖，在K及K’點附近的能帶圖擁有特別的圓錐狀以及Dirac point，為零能隙的半導體。

  

 

 

單層石墨片之製成方法

I. 膠帶剝離

實驗步驟






膠帶剝離法製作之石墨烯光學影像圖




            

           blue                                green                                    red

使用膠帶剝法製作的石磨烯之光學顯微鏡影像圖。不同的色光顯現
出不同的石墨烯能見度。

法

石墨塊材 (Highly oriented pyrolytic graphite ,HOPG)

    高溫高壓的環境下製造的高纯度碳               
實驗之標準晶片
                                                                    
CVD成長大面積石墨烯之光學影像圖

 

石墨烯簡介
    碳元素可以構成多種同素異形體，包括三維系統的石墨(Graphite)、準一維系統的奈米碳管 (Carbon Nanotude)，以及零維的巴克球 (Buckyball)。石墨烯(Graphene)為單層石墨片，是一種能帶結構有零能隙準的二維奈米材。
碳元素之同素異形體


 

  (a-c)石墨烯在銅膜上之AFM圖 ; (d-f)石墨烯在銅膜上之STM圖

CVD成長之積石墨烯電子顯微鏡光學影像圖

石墨烯的底層成長 ( bottom growth)

 

石墨烯底層成長是一個能夠將石墨烯直接成長在元件基底上的方法。此方法仍是用銅作為催化劑成長石墨烯，銅的厚度為約300nm的銅薄膜(thin film)。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

石墨烯的底層成長步驟

底層成長方法成長之石墨烯光學影像圖

 

經由底層成長的步驟，將石墨烯成長在不同的基底上，以做成元件

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

電子束微影技術之工作原理及步驟圖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

電子束微影製成之石墨烯奈米元件光學影像圖

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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