三寸寒秋 作品

第四百一十章:性能優異的石墨烯晶圓

    第二、選用熱膨脹係數低的單晶襯底;

    第三、減弱石墨烯與襯底之間的界面相互作用。

    這三個辦法是華國研究了數年才找出來的方法,能解決掉石墨烯晶材上的皺褶問題,但同時也帶來了新的麻煩。

    那就是採用這三個方法處理石墨烯晶材的褶皺問題會顯示石墨烯晶材生長的面積大小。

    對於幾乎沒有催化活性的絕緣襯底,會導致石墨烯成核密度過高,生長速率過慢,單晶疇區尺寸多為百納米級別,較少會出現微米、毫米級別的單晶材料。

    而這個疇區尺寸的石墨烯單晶材料是無法用作石墨烯晶圓的。

    如果說要批量生產英寸級別的石墨烯晶圓的話,需要的時間又相當長,有些得不償失。

    畢竟碳基芯片的性能再優異,也是需要一定的面積來支撐裡面晶體管的數量的。

    晶體管的數量提升不起來,這塊芯片的性能也根本無法提升。

    所以目前華國中科院成功研製出8英寸石墨烯晶圓片,使用的石墨烯單晶製備方法並不是化學氣相沉積法。

    而是使用的另外一種實驗室製備法。

    問題在於這種實驗室製備法批量生產的成本很高,利用這種方法去生產石墨烯晶圓的話得不償失。

    中科院一直在尋找低成本製造石墨烯晶圓的辦法,氣相沉積法就是其中研究的重點。

    但很可惜在解決了褶皺問題後,石墨烯單晶材料的生長面積又遭到了限制,讓人很是氣餒。

    所以對於韓元會如何解決石墨烯單晶材料上的褶皺問題,華國的專家尤為期待。

    .......

    顯示屏前,韓元仔細的檢查著石墨烯單晶材料的檢查數據以及在生產製造過程中的記錄日誌。

    這些東西結合起來檢查,基本能找到問題所在的點。

    谷芁

    就像飛機失事後檢查現場的零件碎片以及黑匣子日誌一樣,通過這兩樣東西,基本能還原飛機失事時的場景。

    很快,通過高溫冶煉爐記錄下來的數據信息吉和紅外光譜儀的檢查數據,韓元找到這塊石墨烯單晶材料了為什麼會出現裂紋的原因。

    其實原因相當簡單,那就是他之前失誤了,使用的單晶鎳基底材料過大,導致單體面積上的碳粉、石墨粉末這些材料不夠量。

    最終導致碳原子在加熱重構到了一定程度後,形成的石墨烯單晶材料在冷卻時因為自身的張力問題出現了晶體裂鍵的問題。

    對於這種情況,解決辦法並不算複雜,按照各種材料對應的比例增加份量就可以解決。

    只不過根據材料的量需要同步修改高溫冶煉爐中甲烷、乙烯等各種氣體的含量、壓強、製備時間等各種參數。

    這對於韓元來說並不難,花費了一些時間,韓元重新調整了各種參數信息,開啟了第二次的石墨烯製備。

    .......

    找到問題和解決方式後,韓元簡單的講解了一下導致問題出現的原因以及解決方法。

    簡單的按照各種材料對應的比例增加原料份量就可以解決石墨烯單晶材料的褶皺問題聽得各國的專家口瞪目呆,不敢相信。

    但很快,這些專家想起了韓元之前說過的話,也反應了過來到底是怎麼回事。

    其實原因很簡單。

    他們和對方處理石墨烯單晶材料上的褶皺方式之所以天差地別,其主要原因是引導石墨烯單晶材料生長的基底材料以及晶核不同。

    比如在氣相沉積法這一塊,華國使用的基底材料是液態銅,使用的含氮分子‘吡啶’作為碳氮源。

    利用了吡啶分子在銅箔表面的催化脫氫自組裝效應來生成石墨烯。

    而對方利用的是單晶鎳作為基底,利用了碳化硅作為晶核生長,在這個基礎上,石墨烯的褶皺問題已經被解決了。

    第一次生產出問題,就是純粹的原料不足問題導致的,並非熱效應張力。

    想明白到底是怎麼回事後,各國專家或搖頭或臉傷露出了無奈的苦笑。

    虧他們之前還在想著對方是不是也沒有掌握石墨烯的製備技術,現在看來,只不過是對方第一次生產製備石墨烯不熟練而已。

    ......

    經過調整,第二次製備出來的石墨烯單晶材料比第一次製備出來的要厚一些,不過裂紋已經沒有了。