SiC低溫外延石墨烯的工藝探討及物性預測.pdf

1、基于 SiC和石墨烯兩種材料的性能特點以及微電子技術發(fā)展需求，在 SiC上外延石墨烯的方法被認為是最有可能實現(xiàn) C基集成電路的有效途徑之一。為研究在 SiC襯底上實現(xiàn)低溫外延石墨烯的可能性并預測兩種材料的新物性，本文采用計算材料學方法，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)生的化學反應，希望從化學反應熱力學角度入手探尋在 SiC襯底上低溫外延石墨烯的工藝條件和參數(shù)；為課題組的相關實驗奠定一定的理

2、論基礎。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，對石墨烯的對 H2的吸附特性和6H-SiC的稀磁特性進行預測分析，以便更深入地了解 SiC和石墨烯材料的性能特點，為兩種新型材料的開發(fā)應用創(chuàng)造條件。論文得到的主要結論如下：
　　(1)用HSC-Chemistry軟件的模擬結果表明，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。課題組相關的實驗結果證明了該計算結論的正確性。
　　(2)有關石墨烯對H2吸附特性的計算結果顯示，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氫能力。計算結果說明，與本征石墨烯相比，摻雜石墨烯更適合作儲氫材料。
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