的挑戰(zhàn)。 而新興的納米制造技術(shù)將突破傳統(tǒng)半導(dǎo)體制造工藝的極限,克服短通道效應(yīng)、寄生電容、互聯(lián)延遲以及功耗過大等問題,使微電子器件向著更小、更快、更冷發(fā)展。
石墨烯自 2004 年被發(fā)現(xiàn)以來一直受到全世界研究者們極大的關(guān)注和研究[1-2]。 由于其優(yōu)異的電學(xué)、物理、光學(xué)等性質(zhì),被譽(yù)為微電子材料硅的絕佳替代品。 石墨烯在室溫下就具有超高的電子遷移率和載流子濃度[3-4],并且電阻率低,能耗極少[5-6],因而在納米器件方面表現(xiàn)出不凡的性能, 如高速自冷卻FET[7-11]、高靈敏傳感器[12-16]、超級電容等[17-18]。 然而盡管石墨烯在納米器件方面表現(xiàn)出不凡的性能,但是由于本征石墨烯沒有帶隙, 因此如何可控地在石墨烯中引入帶隙是石墨烯走入實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵前提和當(dāng)前研究熱點(diǎn)。 鑒于石墨烯對微電子器件發(fā)展以及批量化、低成本納米制造的重要意義,國內(nèi)外科研人員對石墨烯加工方法進(jìn)行了大量的探索性研究,并取得了許多重要性進(jìn)展。 目前石墨烯加工技術(shù)大體可分為兩大類:“自上而下”與“自下而上”加工方法。
1 “自上而下”加工技術(shù)
1.1 能量束加工技術(shù)
能量束加工技術(shù)通過具有一定能量的電子束、離子束與固體表面相互作用來改變固體表面物理、化學(xué)性質(zhì)和幾何結(jié)構(gòu)的微細(xì)加工。 目前,已有研究者們利用電子束刻蝕和離子束刻蝕技術(shù)對石墨烯 進(jìn)行加工。 2007 年,Han 等[19]利用氧等離子束實(shí)現(xiàn)了石墨烯納米帶的剪裁, 納米帶的極限寬度為 10~ 20 nm。2008 年,F(xiàn)ischbein 等[20]利用透射電鏡聚集電子束對石墨烯進(jìn)行刻蝕加工,這種方法必須將石墨烯樣品轉(zhuǎn)移到投射電鏡網(wǎng)格上,因此不適合大規(guī)模器件制造。 2009 年,Bell 等[21]和 Lemme 等[22]利用氦離子束刻蝕技術(shù)對石墨烯進(jìn)行了切割剪裁。 能量束加工技術(shù)的主要問題是切割離子束容易對石墨烯邊緣形成摻雜效應(yīng)從而污染樣品,再加上所要求的設(shè)備極其昂貴,因此該方法并不適合于納米器件的規(guī)模化制造。
備注:為保證文章的完整度,本文核心內(nèi)容由PDF格式顯示,如未有顯示請刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試,手機(jī)瀏覽可能無法正常使用!
宇匠數(shù)控專業(yè)生產(chǎn):高速精密 雕銑機(jī)、精雕機(jī)、石墨機(jī)、鉆攻中心、加工中心;
綜上所述, 雖然已有的方法能夠?qū)崿F(xiàn)石墨烯的切割剪裁,并都有著自己優(yōu)勢,但是現(xiàn)存的石墨烯加工技術(shù)存在以下 3 方面的挑戰(zhàn):
(1)加工條件苛刻(高溫真空)、加工過程復(fù)雜(掩模等);
(2)目前自上而下的加工方法都為“盲加工”,即在無法獲得石墨烯晶格方向的前提下進(jìn)行石墨烯的 切割剪裁, 從而無法可控地實(shí)現(xiàn)特定邊緣結(jié)構(gòu)石墨烯基納米器件的剪裁;
(3)雖然分子自組裝方法能夠可控地實(shí)現(xiàn)特定邊緣結(jié)構(gòu)石墨烯納米帶的制備, 但與其他方法一樣都是離線開環(huán)加工方式,在加工過程中無反饋信息, 難以實(shí)現(xiàn)加工過程的精確控制。
石墨烯帶隙的引入是石墨烯能夠應(yīng)用于半導(dǎo)體 電子器件的前提, 因此如何能夠精確可控地實(shí)現(xiàn)石墨烯帶隙的打開仍需要研究人員的不斷探索和研究。 由于 AFM 同時(shí)具有觀測與加工能力,并且對基底無導(dǎo)電性要求,因而基于 AFM 的機(jī)械加工技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)石墨烯納米帶的在線加工與原位檢測。
2020-10
的挑戰(zhàn)。 而新興的納米制造技術(shù)將突破傳統(tǒng)半導(dǎo)體制造工藝的極限,克服短通道效應(yīng)、寄生電容、互聯(lián)延遲以及功耗過大等問題,使微電子器件向著更小、更快、更冷發(fā)展。石墨烯自 2004 年被發(fā)現(xiàn)以來一直受到全世界研究者們極大的關(guān)注和研究[1-2]。 由于其優(yōu)異的電學(xué)、物理、光學(xué)等性質(zhì),被譽(yù)為… [了解更多]
2020-10
0 引言石墨加工過程中,各類機(jī)床利用高速旋轉(zhuǎn)的刀具對石墨的外形進(jìn)行加工。 受旋轉(zhuǎn)刀具與工件材料之間剪切力的影響,工件材料將產(chǎn)生大量帶初速度的石墨粉塵。 但我國石墨加工企業(yè)除塵系統(tǒng)相對落后,使得石墨材料在加工過程中產(chǎn)生的高濃度粉塵不能被迅速的處理掉,導(dǎo)致加工車間粉塵濃度嚴(yán)重超標(biāo),給… [了解更多]
2020-10
1 引言存在易變形、崩碎斷裂和刀具磨損嚴(yán)重等問題,加工表面質(zhì)量難以直接準(zhǔn)確測量 。表面粗糙度是衡量零件加工產(chǎn)品質(zhì)量的核心指標(biāo),常見的測量方法有對試樣表面進(jìn)行光切、樣塊和粗糙度儀等接觸式直接測量法、非接觸式測量法以及納米表面粗糙度分析法[2]。直接測量時(shí)存在接觸工件的探針易磨損、誤… [了解更多]
2020-10
0 引 言石墨材料相對于銅材料在加工效率、精密微細(xì)零部件加工和自動(dòng)化生產(chǎn)加工中優(yōu)勢顯著,石墨電極在模具制造中逐漸取代銅電極被廣泛應(yīng)用于電火花成形加工(簡稱EDM)。近年來自動(dòng)化生產(chǎn)以單件、個(gè)性化、零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高精度的特征在模具行業(yè)逐漸推廣。對精密微細(xì)電極的要求也越來越苛刻,提升… [了解更多]
2020-10
石墨電極經(jīng)錐螺紋相互連接后,才可以進(jìn)入電冶煉爐里進(jìn)行使用。 多年實(shí)踐證實(shí)電爐中的石墨電極斷裂的事故 90%發(fā)生在電極連接部位,所以石墨電極質(zhì)量的重點(diǎn)就是理化指標(biāo)和機(jī)械加工兩項(xiàng)[1]。石墨電極經(jīng)一系列工序處理后合格的毛坯進(jìn)入最后一道工序———機(jī)械加工,除了簡單的外圓加工外,就是加工… [了解更多]