Sintesis Grafit Monolayer Berkelanjutan pada Suhu Rendah dengan PECVD Asetilena pada Katalis Bimetal Ni‑Au

Abstrak

Di sini, kami melaporkan metode baru untuk sintesis gratik monolayer pada suhu 450 °C pada katalis bimetal Ni-Au poli kristal. Dalam studi ini, sintesis gratik melalui chemical vapor deposition pada suhu rendah dilakukan pada 450 °C pada Ni-Au codeposited yang menunjukkan pembentukan gratik monolayer sukses tanpa proses aniling tambahan. Hasil eksperimental menunjukkan bahwa codeposisi katalis bimetal dengan sinar elektron adalah prosedur kunci yang memungkinkan eliminasi proses aniling suhu tinggi katalis sebelum sintesis gratik, sebuah proses yang tidak tergantikan, yang digunakan dalam laporan sebelumnya. Pembentukan lebih ditingkatkan oleh pertumbuhan yang dibantu plasma di mana plasma terhubung inductif mengionisasi prekursor karbon yang berinteraksi dengan katalis Ni-Au codeposited tebal 50 nm pada 450 °C. Kondisi pertumbuhan yang digabungkan ini secara drastis meningkatkan keseragaman lembar dan konektivitas area gratik dari 11,6% menjadi 99%. Parameter fabrikasi ini memungkinkan pembentukan gratik yang beralih dari model pertumbuhan berbasis difusi massa terhadap reaksi berbasis permukaan. Teknik yang dilaporkan di sini membuka kesempatan untuk pertumbuhan gratik pada suhu rendah untuk potensi penggunaan dalam aplikasi CMOS di masa depan.

Pendahuluan

Ini sudah lebih dari 10 tahun sejak isolasi gratik [1], satu lapis atom karbon dalam jaringan heksagonal; namun, materi 2D unik ini belum terintegrasi secara industri pada tingkat yang memberikan manfaat bagi barang konsumen. Grafik adalah materi yang sangat menjanjikan untuk industri semiconductor karena properti elektroniknya yang luar biasa [2, 3]. Sebagai hambatan difusi atomis tipis [4], gratik adalah aset kuat dalam balapan untuk membuat spasi transistor yang semakin kecil dan melanjutkan kekuasaan Hukum Moore. Namun, aplikasinya dalam industri semiconductor telah serius terhalang oleh suhu tinggi yang biasanya diperlukan untuk sintesis gratik—dalam rentang 800 °C~ 1000 °C [5]—dan fakta bahwa proses transfer gratik terbatas pada geometri datar. Pertumbuhan gratik secara langsung dalam sirkuit terpadu akan melewati proses transfer gratik, proses destruktif lainnya, dari katalis pertumbuhan ke perangkat. Saat ini, mungkin untuk tumbuh pada katalis Cu dan Ni (logam umum dalam sirkuit terpadu), tetapi ini memerlukan suhu pertumbuhan tinggi [5], yang dapat merusak struktur yang sudah ada dari sirkuit terpadu. Banyak penelitian telah difokuskan pada penurunan suhu sintesis gratik dan telah ada keberhasilan baru. Weatherup et al. [3] telah menunjukkan bahwa mungkin untuk tumbuh gratik pada 450 °C dengan menambahkan lapis Au 5 nm yang diavaporasi termal di atas katalis Ni poli kristal tebal 550 nm yang disistem, tetapi aniling pra 600 °C dari lapis Au dan Ni diperlukan untuk menghasilkan paduan Ni-Au. Mekanisme yang diusulkan adalah bahwa penambahan Au ke dalam katalis Ni membantu dalam membatasi penyerapan karbon selama paparan prekursor karbon dan mengurangi situs nukleasi dan out-diffusion gratik seperti tepi langkah dan batas kristal [3]. Sementara kemajuan telah dibuat untuk menurunkan suhu sintesis ke rentang 400–600 °C [3, 6, 7], dampak destruktif dari transfer lembar gratik juga harus diatasi. Pertumbuhan langsung pada Si atau SiO₂ adalah target lain yang diinginkan untuk lembar gratik, tetapi ini belum pernah dilaporkan dalam rentang 400 °C ~ 500 °C yang dibutuhkan untuk proses semiconductor back-end-of-line (BEOL). Sementara pertumbuhan langsung gratik pada Si atau SiO₂ belum tercapai, sintesis gratik pada katalis yang lebih tipis mewakili langkah besar menuju tujuan ini. Pada katalis yang lebih tipis, lapis gratik yang enak semakin dekat dengan substrat target. Ini menciptakan potensi untuk mengembangkan proses transfer yang lebih sedikit merusak gratik dengan meminimalkan jumlah penanganan manual gratik karena kedekatannya dengan substrat target. Sementara gratik biasanya disintesis menggunakan teknik chemical vapor deposition (CVD), penambahan plasma jarak jauh dapat membantu menurunkan suhu sintesis. Pertumbuhan plasma mengenergikan gas prekursor melalui ionisasi, mengatasi energi termal yang hilang saat pertumbuhan dalam rentang 400 °C ~ 500 °C dibandingkan dengan rentang 800 °C ~ 1000 °C. Keuntungan dari plasma terhubung inductif jarak jauh adalah dua kali lipat: plasma dibuat jauh dari katalis pertumbuhan yang mengurangi kerusakan dari bompardan ion pada permukaan sintesis, dan plasma dihasilkan melalui kuil induksi yang berada di luar ruang pertumbuhan gratic tempat substrat katalis terletak. Dalam sistem plasma kapasitif biasa, tahap sintesis berada di antara dua plat logam di dalam ruang vakum dengan potensi listrik di antara mereka yang mengekspos permukaan pertumbuhan pada materi asing dari sumber plasma. Menggunakan kuil induksi luar yang melilit tabir aliran gas, kami mengionkan gas prekursor dengan menciptakan medan elektromagnetik bergesir di dalam tabir. Ini sepenuhnya menghapus sumber plasma dari ruang yang tidak memungkinkan materi asing dari sumber plasma untuk mencemari katalis pertumbuhan. Di sini kami melaporkan sintesis gratic monolayer (MLG) pada 450 °C menggunakan chemical vapor deposition dengan plasma terhubung inductif (ICPCVD) pada katalis Ni-Au tipis (50 nm) yang codeposited dengan teknik avaporasi sinar elektron.

Metode Eksperimental

Persiapan Katalis

Dua metode persiapan katalis digunakan untuk studi ini untuk membandingkan efek Ni-Au versus Ni murni, dan semua depo katalis dilakukan di dalam alat Physical Vapor Deposition (PVD) Kurt J. Lesker terpisah. Untuk eksperimen pertumbuhan gratic Ni murni, katalis Ni disiapkan melalui sputtering magnetron pada wafer SiO₂/Si hingga ketebalan yang diinginkan (50 nm). Untuk persiapan katalis Ni-Au, pelet Au dan Ni pertama kali dicampur dengan pemanasan sinar elektron, di mana sistem sinar elektron mengarahkan sinar elektron ke dalam tungku yang berisi pelet logam baik Au maupun Ni. Pemviaan sinar elektron dipilih di sini karena hal ini memungkinkan kontrol yang akurat terhadap persentase bobot Au dalam campuran. Sinar elektron memanaskan dan mencampur pelet, dan campuran yang enak kemudian codeposited melalui avaporasi pada wafer SiO₂/Si seperti diilustrasikan secara skematik pada Gambar 1. Proses pelocongan jarak jauh ini menghasilkan katalis yang mengekspos Ni pada prekursor hidrokarbon sambil menanam Au dalam massa Ni dan pada permukaan katalis. Persiapan katalis yang digunakan dalam literatur yang dilaporkan [3] menyetorkan logam menggunakan metode berlapis di mana beberapa logam ditetapkan di atas satu sama lain. Lapisan harus kemudian dianil pada 600 °C untuk membentuk paduan atau campuran. Teknik codeposisi yang diterapkan dalam studi ini bertujuan untuk menghilangkan proses aniling katalis dan mencapai pembentukan gratic pada suhu rendah dengan menggunakan katalis paduan Ni-Au yang telah dibuat sebelum depo. Keadaan pra-campuran dari katalis codeposited ini mencegah kebutuhan untuk aniling campuran pra untuk membentuk katalis yang valid. Untuk keperluan kesederhanaan dalam laporan ini, kami menyebut proses depo katalis ini “codeposisi” karena Ni dan Au codeposited pada substrat. Untuk eksperimen kami, kami memilih untuk menetapkan paduan Au 1 wt% yang telah terbukti paling efektif dalam sintesis gratic pada suhu rendah [3]. Katalis Ni murni dan Ni-Au dideposited hingga ketebalan 50 nm karena minat kami pada pertumbuhan katalis yang lebih tipis. Kami menemukan ketebalan ini berada dalam rentang yang sebelumnya dilaporkan untuk pertumbuhan berbasis nickel [8, 9], meskipun ini pada suhu yang jauh lebih tinggi dari 450 °C, namun katalis Au-Ni 50 nm kami adalah satu orde magnitud lebih tipis daripada pertumbuhan gratic multilayer (MLG) 450 °C yang dilaporkan [3].

Diagram skematik teknik codeposisi sinar elektron di mana kita melihat pelet Ni dan Au dicampur secara jarak jauh dalam tungku sebelum diavaporasi pada substrat. Proses ini berfungsi untuk sepenuhnya menghilangkan kebutuhan untuk aniling pra-pertumbuhan yang digunakan dalam literatur sebelumnya dan memungkinkan sintesis gratic monolayer lengkap pada 450 °C

Pertumbuhan Gratic

Regime pertumbuhan gratic kami dilakukan dalam ruang ICPCVD dingin yang dibuat khusus. Suhu diukur melalui gauges termokopel yang dipasang pada permukaan sampel untuk mendeteksi suhu permukaan in situ yang akurat. Gas dibawa ke dalam ruang melalui showerhead. Sampel ditempatkan pada panggung radiasi panas sekitar 25 cm di bawah showerhead gas. Katalis yang disiapkan dimasukkan ke dalam ruang ICPCVD dan dipompa ke tekanan dasar 1 × 10⁻⁶ Torr setelah itu H₂ diperkenalkan pada 15 sccm saat sampel dipanaskan ke suhu proses 450 °C. Setelah sampel mencapai suhu proses, aliran H₂ dihentikan, dan ruang dipurge menggunakan Ar. Setelah tekanan dasar ditetapkan kembali, Ar dihentikan dan C₂H₂ dibawa pada 0,1 sccm membawa tekanan ruang ke 6 × 10⁻⁶ Torr. Untuk pertumbuhan yang dibantu plasma, daya RF yang bervariasi dari 0 hingga 10 W diperkenalkan untuk berbagai sampel pertumbuhan. Sepuluh watt adalah daya RF tertinggi yang dapat disuplai sambil mempertahankan plasma terhubung inductif jarak jauh (ICP) yang stabil karena pada tekanan C₂H₂ yang rendah ini resistansi gas sangat tinggi dan arus yang diinduksi mulai mengalir di tempat lain pada daya plasma yang lebih tinggi. Setelah durasi pertumbuhan yang diinginkan tercapai (7 menit untuk pertumbuhan CVD dan 30 detik untuk pertumbuhan ICPCVD), aliran C₂H₂ dihentikan, diikuti oleh purge Ar lagi untuk membuang gas proses yang tersisa dari ruang. Pemanas sampel kemudian dimatikan membiarkan sampel pendingin ke suhu kamar.

Karakterisasi Gratic

Setelah sintesis, sampel gratic dilapisi PMMA. Wafer kemudian ditempatkan dalam FeCl₃ untuk mengikis Ni, diikuti oleh larutan iodium/potassium iodida (40 mL air/4 g KI/1 g I₂) untuk mengikis Au yang tersisa. Film yang enak kemudian dipindahkan ke wafer SiO₂/Si yang bersih, dan PMMA diikis dengan aseton. Analisis spektroskopi gratic dilakukan menggunakan spektrometer UV Raman Horiba Jobin Yvon HR800 dengan laser 532 nm untuk mengidentifikasi puncak spektral yang diharapkan untuk film gratic tipis. Rasio intensitas puncak D:G dan D:D’ (I_D:G, I_D:D’) memberikan informasi tentang densitas defek dan jenis defek dalam gratic masing-masing. Intensitas puncak 2D:G (I_2D:G) serta lebar paruh setengah maksimum (FWHM) puncak 2D memberikan informasi tentang jumlah total lapis gratic. Gratic monolayer yang bebas defek menampilkan I_D:G sekitar 0, namun, ketika ada defek, I_2D:G > 1,0 dan FWHM_2D < 100 cm⁻¹ menunjukkan gratic monolayer [10]. Citra permukaan dilakukan menggunakan Zeiss Sigma VP FEG SEM yang dikonfigurasi dengan detektor elektron sekunder In-Lens, yang memungkinkan penampilan ukuran butiran dan morfologi katalis setelah pembentukan gratic. ImageJ digunakan untuk melakukan perhitungan persentase lembar yang lebih besar dari I_2D:G = 1 yang menunjukkan persentase gratic monolayer yang dihasilkan, dan puncak Raman difit dan dianalisis menggunakan program yang ditulis dalam R untuk mengidentifikasi rasio puncak dan FWHM.

Hasil dan Pembahasan

Di sini, ditunjukkan bahwa penggunaan codeposisi Ni-Au sebagai teknik persiapan katalis menghapus proses aniling 600 °C yang sebelumnya diperlukan untuk melocong katalis Ni-Au dengan membandingkan dengan kontrol katalis Ni murni dan dengan laporan sebelumnya [3]. Untuk membandingkan efek Ni-Au dengan Ni murni, Gambar 2 menampilkan spektral Raman rata-rata dari gratic yang ditransfer yang ditumbuhkan melalui CVD termal pada 450 °C dengan paparan C₂H₂ selama 7 menit pada (a) Ni murni dan (b) katalis Ni-Au codeposited tanpa aniling dalam kontras dengan literatur sebelumnya [3]. Model pertumbuhan CVD Ni murni yang diterima untuk gratic [11] menunjukkan bahwa prekursor hidrokarbon diserap ke dalam massa Ni dan dihidrogenasi, karena C menunjukkan difusi yang tinggi dalam Ni. Saat pendinginan, atom C individu difusi keluar dari massa Ni ke permukaan dan membentuk gratic [12]. Gambar 2a menampilkan film karbon amorf dan spektralnya (insert) yang khas untuk pertumbuhan gratic pada suhu rendah yang dikatalis Ni murni. Katalis Ni poli kristal memiliki banyak tepi langkah dan batas kristal pada permukaan sebagai hasil dari depo sputtering yang bertindak sebagai situs yang memiliki probabilitas tinggi untuk difusi C dan oleh karena itu sebagai situs nukleasi gratic selama pendinginan yang memungkinkan atom C untuk difusi dari massa di terlalu banyak lokasi menyebabkan tumpang tindih. Namun, dengan penambahan 1 wt% Au, pada Gambar 2b peningkatan yang drastis dalam spektral Raman diamati. Spektrum menunjukkan puncak D, G, dan 2D yang terdefinisi dengan baik dengan I_2D:G = 1,2 dan FWHM_2D = 48,5 cm⁻¹ yang menunjukkan pembentukan gratic monolayer dengan defek. Ada I_D:G yang cukup besar = 0,68 dan I_D:D’ = 5,0 yang sesuai yang menunjukkan adanya jenis defek rongga dan ketidaksesuaian jaringan [13], namun, perhatikan pada baik Gambar 2a, b, seluruh film tipis dihasilkan. Menurut literatur, karbon tidak mudah difusi dalam Au [14], dan ini menunjukkan bahwa Au dapat mengurangi jumlah situs nukleasi gratic dengan memblokir tepi langkah dan batas kristal [3] jika terletak di wilayah ini menghasilkan jumlah lapis yang lebih sedikit dengan membatasi penyerapan dan out-diffusion C. Untuk menggambarkan mekanisme pertumbuhan untuk pembentukan ini, Gambar 3 menunjukkan serangkaian diagram skematik yang membandingkan model pertumbuhan Ni murni vs Ni-Au untuk pertumbuhan CVD termal, di mana pertumbuhan gratic Ni typis mengembangkan gratic beberapa lapis karena ketidakmampuan untuk mengecilkan penyerapan dan out-diffusion C (Gambar 3a), namun penambahan Au membantu dalam mengontrol penyerapan dan difusi C dalam Ni (Gambar 3b). Hasil ini menunjukkan bahwa penambahan Au efektif dalam menghasilkan gratic pada suhu rendah yang konsisten dengan hasil yang dilaporkan oleh Weatherup et al. [3]. Yang paling penting, namun, hasil kami menunjukkan bahwa penggunaan codeposisi sepenuhnya menghilangkan aniling 600 °C yang diperlukan untuk menghasilkan paduan Ni-Au membuat ini sintesis 450 °C yang benar dengan melocong Ni dan Au katalis secara jarak jauh sebelum depo alih-alih selama resep pertumbuhan.

Citra optik dan spektral Raman (insert) dari a karbon amorf sebagai hasil dari upaya sintesis gratic yang gagal untuk 7 menit paparan C₂H₂ pada katalis Ni murni 50 nm pada 450 °C dan b sintesis gratic yang berhasil dengan parameter yang sama seperti a pada katalis Ni-Au codeposited, perhatikan titik gelap di bagian atas citra b adalah area gratic beberapa lapis dan ditangkap untuk menambahkan kontras untuk membantu mengidentifikasi area gratic monolayer di sekitarnya. Ada peningkatan yang jelas yang diciptakan oleh penambahan 1 wt% Au karena ini adalah variabel yang diubah yang memungkinkan pergeseran drastis dari karbon amorf ke gratic. Labeled in a are the key peaks used for gratic characterization. For b, we calculate I_2D:G = 1.2, FWHM_2D = 48.5, I_D:G = 0.68, and I_D:D’ = 5.0

Diagram skematik pertumbuhan gratic pada a katalis Ni murni di mana gratic beberapa lapis (FLG) dihasilkan karena penyerapan dan out-diffusion C yang tidak terkontrol pada situs energi tinggi seperti tepi langkah dibandingkan dengan b sintesis Ni-Au codeposited di mana Au bertindak sebagai pembatas penyerapan C serta mengurangi produksi gratic yang tinggi dengan memblokir situs nukleasi seperti tepi langkah

Sementara Ni-Au codeposited memproduksi film gratic, sangat penting untuk dapat menghasilkan area gratic yang kontinu dan seragam untuk aplikasi praktis. Untuk mengatasi masalah ini, tiga pertumbuhan pada Ni-Au codeposited dilakukan untuk membandingkan efek incorporasi plasma jarak jauh dengan tiga daya plasma yang berbeda dalam pertumbuhan. Gambar 4a–c menunjukkan peta Raman I_2D:G dari gratic Ni-Au codeposited yang ditumbuhkan melalui ICPCVD (0 W, 5 W, dan 10 W masing-masing) dengan waktu paparan C₂H₂ 30 detik. Gambar 4a adalah peta Raman dari sintesis yang dilakukan tanpa penambahan daya plasma RF yang menampilkan pola papan catur yang merupakan hasil dari area kecil dengan ketebalan lapis gratic yang bergantian. Penambahan daya plasma RF 5 W pada Gambar 4b dan 10 W pada Gambar 4c menunjukkan bagian yang lebih besar dari lapis yang lebih terhubung dan seragam yang ditunjukkan oleh peningkatan area I_2D:G seragam, yang direpresentasikan oleh area warna yang seragam, dengan peningkatan daya plasma RF. Ini menunjukkan bahwa penambahan plasma membantu dalam menciptakan lembar gratic yang lebih besar dan lebih seragam yang didukung lebih lanjut oleh data diagram pada Gambar 4d. Trennya adalah seiring peningkatan daya plasma RF menjadi 10 W, ada peningkatan I_2D:G, penurunan I_D:G, dan penurunan FWHM_2D yang semuanya signifikan untuk gratic monolayer. Untuk menjelajahi visual continuasi film gratic tipis, Gambar 5a menunjukkan citra SEM dari gratic pra-transfer yang ditumbuhkan melalui ICPCVD 10 W di mana kita melihat lembar gratic monolayer (MLG) kontinu lebar 15 μm dengan beberapa pulau gratic beberapa lapis (FLG). Ada percikan yang terlihat pada permukaan pada Gambar 5a, tetapi ini disebabkan oleh struktur kristal yang mendasari karena ini adalah citra gratic as-grown dan katalis poli kristal kami belum dihapus, yang detailnya pada Gambar 5b serta spektral Raman yang berkaitan untuk gratic beberapa lapis (MLG) dan gratic beberapa lapis (FLG) pada Gambar 5c. Temuan kami menunjukkan, seperti yang diwakili oleh Gambar 6, bahwa ion C yang dihidrogenasi yang dihasilkan oleh plasma RF mencapai permukaan katalis dan bertindak sebagai situs nukleasi energi tinggi untuk pertumbuhan untuk benih dari. Sementara ada penyerapan ke dalam Ni, ion C ini memiliki probabilitas tinggi untuk ikatan dengan ion C tambahan pada permukaan yang menghasilkan dimer dan molekul yang lebih besar yang jauh lebih kecil kemungkinannya untuk diserap ke dalam katalis Ni. Karena kita melihat peningkatan keseragaman saat menerapkan plasma pada pertumbuhan, dan ketidakterseragaman dalam pertumbuhan CVD termal, seperti ditampilkan pada Gambar 4, ini menunjukkan bahwa selama sintesis ICPCVD, katalis tidak menyerap berlebihan untuk menghasilkan gratic beberapa lapis. Sebaliknya, pertumbuhan beralih ke mekanisme yang didominasi permukaan. Pergeseran ini menuju mekanisme pertumbuhan yang didominasi permukaan juga mendukung pendekatan kami untuk menggunakan katalis tipis yang akan teratur lebih cepat daripada katalis yang lebih tebal.

Peta Raman gratic yang ditumbuhkan pada Ni-Au codeposited 50 nm dengan waktu paparan C₂H₂ 30 detik melalui a CVD, b ICPCVD dengan plasma 5 W, dan c ICPCVD dengan plasma 10 W. I_2D:G, I_D:G, dan FWHM_2D untuk setiap daya plasma ditunjukkan pada d di mana terlihat bahwa 10 W adalah yang terbaik karena I_2D:G yang lebih tinggi, I_D:G yang lebih rendah, dan FWHM_2D yang lebih kecil dibandingkan dengan yang lain, dan spektral representatif yang diambil dari wilayah terang dari c ditunjukkan pada e

Citra mikroskop elektron pencabutan dari gratic as-grown pada katalis Ni-Au codeposited yang ditumbuhkan pada 450 °C melalui ICPCVD 10 W yang menunjukkan a bagian kontinu gratic monolayer (MLG) lebar 15 μm (panah merah) dengan pulau gratic beberapa lapis (FLG) (gelap) (spektral Raman rata-rata yang sesuai pada c) dan b perbesar tinggi dari area gratic monolayer di mana gratic terbentuk di atas butiran katalis

Diagram skematik pertumbuhan ICPCVD di mana kita melihat pergeseran menuju mekanisme yang didominasi permukaan. Pergeseran ini disebabkan oleh ionisasi atom C yang bertindak sebagai situs nukleasi gratic energi tinggi setelah mereka mencapai permukaan katalis dan memungkinkan penggunaan katalis yang lebih tipis karena ada penyerapan yang lebih sedikit yang mengarah pada overproduksi gratic selama pendinginan

Manfaat ICPCVD dibandingkan CVD juga dapat dilihat saat membandingkan cakupan gratic beberapa lapis (MLG). Serangkaian sampel dari sintesis ICPCVD dan CVD dibandingkan dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar 7 yang menampilkan peta Raman dari (a) pertumbuhan CVD 7 menit versus (b) pertumbuhan ICPCVD 30 detik dengan daya RF 10 W pada Ni-Au codeposited. Berdasarkan perhitungan kami dari peta Raman, kami telah memperkirakan bahwa pertumbuhan CVD 7 menit menampilkan cakupan 11,6% dari I_2D:G > 1.0 sementara pertumbuhan ICPCVD 30 detik di sisi lain menampilkan cakupan 99% dari I_2D:G > 1.0. Ini menunjukkan bahwa plasma memainkan peran penting dalam konektivitas dan keseragaman lapis gratic pada katalis tipis dan mencegah penyerapan jumlah besar C ke dalam katalis sebagaimana pertumbuhan CVD di mana penyerapan berlebihan C mengarah pada overproduksi gratic dan oleh karena itu kurang keseragaman.

Peta Raman yang menunjukkan I_2D:G > 1.0 untuk a sintesis CVD dengan waktu paparan 7 menit versus b sintesis ICPCVD 10 W dengan waktu paparan 30 detik. Kedua pertumbuhan adalah 450 °C pada katalis Ni-Au codeposited. Penambahan plasma meningkatkan keseragaman lapis dari 11,6% (a) menjadi 99% (b)

Kesimpulan

Kami telah menunjukkan validitas codeposisi sebagai teknik persiapan katalis unik yang secara efektif menghilangkan kebutuhan untuk aniling katalis Ni-Au dengan melocong katalis secara jarak jauh selama avaporasi sinar elektron dan menghasilkan katalis yang segera siap untuk pertumbuhan gratic pada 450 °C. Penambahan penggunaan plasma terhubung inductif selama pertumbuhan berfungsi untuk meningkatkan area dan keseragaman lapis film gratic tipis dengan mengalihkan proses sintesis ke mekanisme yang didominasi permukaan yang bermanfaat ketika katalis tipis digunakan untuk pertumbuhan. Studi yang disajikan di sini menunjukkan kemajuan yang signifikan dalam menggunakan chemical vapor deposition yang dibantu plasma dan katalis Ni-Au tipis codeposited untuk tumbuh gratic dengan kualitas yang ditingkatkan pada suhu rendah. Namun, parameter pertumbuhan perlu disesuaikan dan dioptimalkan dengan aplikasi spesifik. Misalnya, desain dan optimasi katalis untuk lebih meningkatkan ukuran butiran gratic di bawah kondisi pertumbuhan suhu rendah dan pertumbuhan gratic secara langsung pada substrat yang diinginkan. Ini adalah masalah yang akan ditangani dalam penelitian yang sedang berlangsung.

Ketersediaan Data dan Bahan

Semua data tersedia dari penulis atas permintaan yang wajar.

Singkatan

2D:

Dua dimensi

BEOL:

Back end of line

CVD:

Chemical vapor deposition

FLG:

Gratic beberapa lapis

FWHM:

Lebar paruh setengah maksimum

ICPCVD:

Chemical vapor deposition plasma terhubung inductif

MLG:

Gratic monolayer

PVD:

Physical vapor deposition