美國與英國的科學家已經成功找出能生成高品質、100至300 mm晶圓級石墨烯的新方法。由於300 mm是矽晶圓的標準尺寸，這項突破意味著碳材與矽的整合將更容易，這正是石墨烯研究的主要目標。 石墨烯是單原子厚的碳薄片，由於具備獨特的電性與機械性質例如極高的電導性與強度，被看好是製造未來分子電子裝置的材料。第一個能實際應用的石墨烯裝置很可能需要結合碳材與矽CMOS科技。然而由於缺乏製造大面積石墨烯薄膜的可靠製程，石墨烯與矽CMOS的結合一直很難達成。 科學家嘗試過數種不同生成石墨烯的方式，其中化學氣相沈積法(CVD)可能是與矽超大型積體電路科技相容度最高的方法。然而，如此生成的石墨烯可能有許多瑕疵，導致電荷載子遷移率較低。 最近，德州大學的Deji Akinwande與劍橋愛思強(Aixtron Ltd)的Ken Teo所領導研究團隊成功地在多晶體銅薄膜上生成了100至300公釐寬的CVD石墨烯薄膜。與先前合成的多晶或單晶體晶圓相比，這些薄膜具有較佳的電荷載子遷移率。該團隊也使用拉曼映射技術證實了超過96%的基板被石墨烯所覆蓋。 該團隊以這種薄膜製造了超過25,000個石墨烯場效電晶體，良率將近75%（比先前的研究提升了20%）。這些電晶體中有18%的電荷遷移率超過3000 cm2/V‧s，比先前的CVD多晶體石墨烯樣本高出不只三倍。另外，其最大遷移率比單晶石墨烯電晶體高了約40%。 Akinwande解釋，在CVD過程中保持溫度與氣體的均勻分布是擴大基板規模時的最大挑戰。為解決此問題，愛思強團隊使用了先進的氣體蓮蓬頭以及數個熱電偶，以便在製造過程中精確平衡溫度。 目前德州與劍橋的科學家打算研發與矽製程相容的晶圓級石墨烯自動移轉技術，因為目前的技術仰賴手動，並不適合實際應用。詳見ACS Nano | DOI:10.1021/nn5038493。 |