2
Я.Б. Волкова, Е.В. Резчикова, В.А. Шахнов
Тестовые образцы для исследований графеновых пленок изготав-
ливались на базе Института проблем технологии микроэлектроники и
особочистых материалов РАН (ИПТМ РАН), г. Черноголовка, в Лабо-
ратории высококачественных и совершенных пленок.
Некоторые особенности технологии получения графена.
Методы
получения графена можно разделить на две группы по механизму фор-
мирования: механические методы отщепления или отшелушивания
слоев графена от высокоориентированного пиролитического графита
(ВОПГ) и методы химического осаждения из газовой фазы. Впервые
отдельные графитовые плоскости были выделены с помощью клейкой
ленты в 2004 г.
Метод получения графена механическим отшелушиванием ВОПГ,
разработанный А.К. Геймом и К.С. Новоселовым [1], довольно прост:
с помощью клейкой ленты-посредника отслаивают слой графита, кото-
рый переносят на подложку, после чего, используя оптический микро-
скоп, анализируют все перенесенные на подложку слои графита и вы-
бирают из них наиболее прозрачный. Затем проводят измерения коли-
чества слоев с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния
света (КРС) [3]. Этот метод хорошо зарекомендовал себя для получения
однослойного графена с целью изучения его физико-механических
свойств, но использовать его для получения опытных образцов с по-
вторяемыми характеристиками и с заданной топологией, например
транзисторных структур, не представляется возможным, не говоря уже
о промышленной технологии.
Химическое осаждение из газовой фазы (CVD) часто используется
в полупроводниковой промышленности для производства тонких пле-
нок высокой чистоты с высокой производительностью [3]. Любое хи-
мическое осаждение подразумевает либо катализ в классической его
форме, либо автокатализ или же инициацию реакции внешним нехими-
ческим воздействием.
В случае формирования графена упор делается на метод атомно-
слоевого химического осаждения (ALCVD). Это высокотемпературный
процесс, напрямую зависящий от диаграммы состояния вещества, ис-
пользуемого в качестве катализатора (чаще всего, это такие металлы,
как Cu, Rh, Ni, Co). Также в качестве катализаторов находят применение
диэлектрические материалы: Si
3
N
4
, ZrO
2
, MgO, SiC и сапфир.
Принципиально метод ALCVD представляет собой эпитаксию угле-
рода на поверхности катализатора. Модель формирования графенового
слоя на никелевом катализаторе представлена на рис. 1.
Процесс формирования графенового слоя характеризуется ростом
по толщине и состоит в следующем. Атомы углерода, образовавшиеся
в результате термического разложения углеводородов, соединяются с
атомами катализатора. Возникают зародыши, которые начинают раз-
