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压强对HfO_(2)薄膜表面石墨烯合成的影响研究
1
作者 武海进 王伟 +1 位作者 杨玉帅 樊瑞祥 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期75-81,共7页
采用真空电子束蒸镀工艺制备HfO_(2)高K介质薄膜,并在HfO_(2)衬底表面使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺无转移制备石墨烯。通过GIXRD、AFM、阻抗分析仪和激光拉曼光谱仪等,研究了生长温度对HfO_(2)薄膜微观结构、表面形貌和介... 采用真空电子束蒸镀工艺制备HfO_(2)高K介质薄膜,并在HfO_(2)衬底表面使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺无转移制备石墨烯。通过GIXRD、AFM、阻抗分析仪和激光拉曼光谱仪等,研究了生长温度对HfO_(2)薄膜微观结构、表面形貌和介电性能的影响,以及反应总压强对HfO_(2)衬底表面石墨烯生长的影响。结果表明,生长温度为250℃时HfO_(2)薄膜具有最优的表面形貌(RMS=0.232nm),为非晶态且相对介电常数最高(22.34)。适当的反应总压强能够平衡碳物种的传输与石墨烯的生长速率,促进反应物的均匀分布,从而改善石墨烯薄膜的质量。随着反应总压强的升高,石墨烯薄膜的质量先提高后降低,在150Pa压强条件下可获得表面光滑、缺陷水平最低的少层石墨烯薄膜。 展开更多
关键词 HfO_(2) 石墨烯 薄膜 高K介质 真空电子束蒸镀 等离子体增强化学气相沉积 生长温度 压强
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HfO_(2)薄膜的亲疏水性对石墨烯沉积的影响
2
作者 樊瑞祥 王伟 +2 位作者 刘姗 杨玉帅 王凯 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1307-1311,1323,共6页
研究了在不同表面润湿性的HfO_(2)薄膜上沉积石墨烯的质量,判断了不同表面能大小碳原子的沉积方向。采用电子束工艺制备不同生长时间的HfO_(2)薄膜,经过静态接触角测量可知,所有HfO_(2)薄膜均为疏水性,且随着薄膜厚度的增加,表面疏水性... 研究了在不同表面润湿性的HfO_(2)薄膜上沉积石墨烯的质量,判断了不同表面能大小碳原子的沉积方向。采用电子束工艺制备不同生长时间的HfO_(2)薄膜,经过静态接触角测量可知,所有HfO_(2)薄膜均为疏水性,且随着薄膜厚度的增加,表面疏水性加强。再通过等离子体化学气相沉积工艺在HfO_(2)样品表面制备石墨烯薄膜。通过拉曼测试得出,表面中性润湿性基底对于碳沉积密度贡献不大;表面微疏水性基底对于碳原子总沉积量增益不大,但是对于形成sp2轨道的碳碳双键则增强明显,原因主要是由于碳原子在表面横向迁移的作用增强,从而形成大面积石墨烯薄膜。 展开更多
关键词 HfO_(2)薄膜 石墨烯 掠入射X射线衍射 表面接触角 等离子体化学气相沉积
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衬底材料对石墨烯薄膜生长影响研究 被引量：3
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作者 刘姗 王伟 +3 位作者 蒋志伟 樊瑞祥 杨玉帅 王凯 《电子元件与材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期680-685,共6页
石墨烯薄膜在集成电路领域有着光明的前景,为提高石墨烯原位生长质量,研究了石墨烯薄膜分别在Ni、SiO_(2)以及HfO_(2)衬底上的生长情况与成膜机理。采用电子束蒸镀制备了金属Ni与HfO_(2)高K介质薄膜,利用等离子体化学气相淀积(PECVD)法... 石墨烯薄膜在集成电路领域有着光明的前景,为提高石墨烯原位生长质量,研究了石墨烯薄膜分别在Ni、SiO_(2)以及HfO_(2)衬底上的生长情况与成膜机理。采用电子束蒸镀制备了金属Ni与HfO_(2)高K介质薄膜,利用等离子体化学气相淀积(PECVD)法在温度为450℃、衬底偏压为100 V、射频功率为100 W的条件下,分别以Ni、SiO_(2)和HfO_(2)薄膜为衬底制备石墨烯薄膜。测试表明,Ni、SiO_(2)和HfO_(2)衬底均沉积了石墨烯薄膜,其中Ni衬底石墨烯薄膜样品最厚、缺陷最高;SiO_(2)和HfO_(2)石墨烯样品缺陷低,但石墨烯薄膜在HfO_(2)衬底的覆盖率低;通过Ni、SiO_(2)和HfO_(2)薄膜的表面能入手分析得出,碳原子在Ni表面以溶解-析出方式形成连续薄膜,以直接沉积模式在绝缘衬底上生长,高表面能导致石墨烯薄膜在HfO_(2)表面覆盖率低。 展开更多
关键词 石墨烯薄膜 等离子体化学气相淀积 HFO2薄膜 表面能 碳原子沉积
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HfO_(2)介质薄膜表面原位低温沉积石墨烯研究
4
作者 曹振勇 王伟 +1 位作者 刘姗 樊瑞祥 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期41-46,共6页
研究了高k介质HfO_(2)薄膜制备工艺和石墨烯原位沉积工艺的结合。采用真空电子束蒸镀在重掺杂Si衬底上室温沉积HfO2薄膜,并对薄膜样品分别进行400、450、500℃的恒温90 s快速退火处理。AFM测试结果表明,退火处理后HfO2薄膜表面的均方根... 研究了高k介质HfO_(2)薄膜制备工艺和石墨烯原位沉积工艺的结合。采用真空电子束蒸镀在重掺杂Si衬底上室温沉积HfO2薄膜,并对薄膜样品分别进行400、450、500℃的恒温90 s快速退火处理。AFM测试结果表明,退火处理后HfO2薄膜表面的均方根粗糙度均未高于0.30 nm,处于较低水平;XRD测试结果表明,不同温度的退火处理并未使HfO2薄膜结构发生改变,样品均为无定形结构;阻抗测试结果显示,三组薄膜样品的相对介电常数均大于21且介电损耗水平均较低,介电性能良好。以室温电子束蒸镀制备的HfO_(2)薄膜为基底,利用PECVD在400、450、500℃低温条件下原位生长石墨烯。AFM和拉曼测试结果表明,500℃下沉积的石墨烯样品表面平坦度最高且层数在10层以内,实现了石墨烯器件绝缘介质层与有源层制备工艺的良好结合。 展开更多
关键词 石墨烯 HfO_(2)薄膜 真空电子束蒸镀 快速退火 原位低温沉积 PECVD 工艺结合
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H_(2)对HfO_(2)衬底上等离子体增强化学气相沉积石墨烯的影响
5
作者 杨玉帅 王伟 +3 位作者 樊瑞祥 王凯 武海进 马勤政 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期78-84,共7页
HfO_(2)薄膜和石墨烯是用于制作石墨烯场效应晶体管的主要材料,而采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)在HfO_(2)衬底上原位生长石墨烯是极具潜力的一种石墨烯制备方法,这种方法有助于降低石墨烯转移过程对石墨烯质量的影响,从而提高... HfO_(2)薄膜和石墨烯是用于制作石墨烯场效应晶体管的主要材料,而采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)在HfO_(2)衬底上原位生长石墨烯是极具潜力的一种石墨烯制备方法,这种方法有助于降低石墨烯转移过程对石墨烯质量的影响,从而提高石墨烯场效应晶体管的性能。使用真空电子束蒸镀方法在重掺杂单抛硅片衬底上分别于50、150、250℃下沉积了100 nm厚的HfO_(2)薄膜样品;随后选用最优质量的HfO_(2)薄膜作为生长石墨烯的衬底,采用PECVD方法在温度为600℃、CH4流速为4 sccm的条件下,以不同的H2流速(0、5、10、15、20 sccm)原位生成石墨烯薄膜。结果显示,150℃下蒸镀的HfO_(2)薄膜粗糙度最低,表面最平整,同时也拥有最佳的介电性能。当H2流速为10 sccm时,可获得少层石墨烯薄膜,此时的石墨烯薄膜缺陷最小,表面平整且连续性好。通过对HfO_(2)衬底上石墨烯的生长机理进行分析发现,HfO_(2)衬底的低表面能导致含碳物种难以吸附到衬底上,石墨烯不易生长,但适当的H2参与可以有效降低CH4裂解反应的活化能,促进CH4的裂解,有利于生长出大面积的连续型石墨烯薄膜。 展开更多
关键词 HfO_(2)薄膜 石墨烯 真空电子束蒸镀 等离子体增强化学气相沉积 H2 生长机理
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