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IBM發現石墨烯新用途已投資30億美元

關鍵詞 IBM , 石墨烯|2014-10-14 09:22:32|來源 企業網D1net
摘要 世界上幾乎所有的半導體技術研究機構都在嘗試制造單層石墨烯(graphene),并將其視為優于硅的新一代IC材料;不過現在IBM的研究人員卻發現石墨烯材料的另一種優勢能大幅降低采用氮...
       世界上幾乎所有的半導體技術研究機構都在嘗試制造單層石墨烯(graphene),并將其視為優于硅的新一代IC材料;不過現在 IBM的研究人員卻發現石墨烯材料的另一種優勢能大幅降低采用氮化鎵(gallium nitride,GaN)制造之藍光LED成本。

       "我們在利用碳化硅晶圓片所形成的晶圓尺寸石墨烯上,長出了單晶GaN薄膜;"自稱“發明大師(Master Inventor)”的IBM T.J. Watson研究中心成員Jeehwan Kim表示:"然后整片GaN薄膜被轉移到硅基板上,石墨烯則仍留在SiC晶圓片上重復使用,再繼續長出GaN薄膜、轉移薄膜的程序。"

       他指出,比起采用昂貴的SiC或藍寶石晶圓片、且只能單次使用以長出 GaN 薄膜的傳統方式,這種新方法的成本效益要高出許多,而且他們發現以新方法在石墨烯上長出的薄膜質量,高于采用其他基板長出的薄膜(缺陷密度較低)。

       IBM研究人員發現,先在SiC晶圓片上長出石墨烯,再于其上長出GaN薄膜,隨后將該GaN薄膜轉移至硅基板上,能大幅降低目前以單次使用SiC基板方式制作之GaN之成本

       要長出晶圓尺寸的單層石墨烯薄膜非常具挑戰性,為了利用石墨烯制造IC半導體組件,專家們在過去嘗試了許多不同的方法,可惜只有部分取得成功;目前發現采用SiC晶圓片、然后將硅汽化(boiling off),是最可靠的方法之一。

       而IBM的Kim證實,將SiC晶圓片的硅汽化之后,所留下的石墨烯薄膜能穩妥地轉移至硅基板上;此外他們也證實,這種方式產出的石墨烯質量,優于直接在要運用石墨烯的晶圓片上所生長的石墨烯品質。

       至于在石墨烯上長出其他薄膜,又為該種材料開辟了一種新應用途徑;Kim將他開發的技術稱為"在磊晶石墨烯上生長高質量單晶GaN薄膜的直接凡德瓦磊晶法 (direct van der Waals epitaxy)"。他聲稱,以這種方式生長的GaN薄膜或是其他薄膜,可隨意移植到任何一種基板上,支持例如等組件的制造。

       由于Kim的實驗室以上述方法制作的用GaN薄膜,是成功重復利用SiC晶圓片上的石墨烯長成,他們認為這是可利用石墨烯大幅降低半導體組件制造 成本的全新方式:"我們首度證實能在石墨烯上生長晶圓尺寸的單晶薄膜,而且石墨烯還能重復利用;此外我們的研發成果也為在石墨烯上生長高質量單晶半導體元 件提供了一個通用準則。"

       將SiC晶圓片的硅汽化之后,能剝離出單層石墨烯,并將之轉移到任何一種基板上,例如結晶硅 因為在將生長于其上的薄膜剝離后,完整的石墨烯層并沒有被破壞,Kim也嘗試在該完美結晶石墨烯基板上生長其他種類的半導體組件,然后再將之轉移到其他地 方,例如軟性基板;他表示,這種技術有機會催生高頻晶體管、光探測器、生物傳感器以及其他"后硅時代"組件,IBM已經為此在接下來五年投資30億美元。
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