新聞訊息 - 中華民國微系統暨奈米科技協會

美國研究人員研發出一種使用固態氟源來功能化石墨烯(graphene)的新方法。相較於一般使用氟氣的氟化製程，這項技術更環保且無毒。更重要的是，僅需單一步驟便能對石墨烯表面進行圖案化，可簡化後續將氟化石墨烯整合成元件的難度。

石墨烯可以透過功能化(例如摻雜及開啟能隙)來修改其電子能帶結構。一般而言，高溫氣體元素可用來合成鹵化石墨烯(halogenated graphene)，氟或氯原子在製程中會連接至材料的基面。然而，高溫電漿所造成的離子轟擊可能會破壞石墨烯的晶格結構。

最近，德州大學奧斯丁(Austin)分校的Rodney Ruoff等人發展出一套新方法，使用固態氟源以及雷射照射克服了此難題。研究人員先將以化學氣相沉積法生長的單層石墨烯轉移至二氧化矽/矽基板上，接著在石墨烯表面塗佈一種含氟聚合物CYTOP。最後，再用雷射光照射整個樣本以進行圖案化。雷射將CYTOP分解成CF_x 與F等自由基，這些活性中間物會與石墨烯的sp²混成軌域作用而形成碳氟sp³鍵結。

研究人員以穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察樣品的電子繞射圖形，以分析該氟化石墨烯的結構。他們發現石墨烯中基本碳鍵結的網路骨架維持不變，不過後續的電性量測顯示材料在氟化後的電阻大幅上揚。石墨烯為零能隙半導體，而氟化石墨烯則為結緣體。

團隊成員Wi Hyoung Lee表示，此氟化過程只需利用雷射光照射覆蓋含氟聚合物的石墨烯表面，便可使其高度絕緣，因此是一種可有效率使石墨烯絕緣的技術。此方法可避免使用今日常見的絕緣圖案化步驟，譬如黃光微影與蝕刻等複雜製程，因此能減少製造成本。該團隊目前正研究此法能否用來製造半導性石墨烯。詳見Nano Lett.|DOI: 10.1021/nl300346j。
http://nanotechweb.org/cws/article/tech/49407

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譯者:翁任賢(成功大學物理系)
責任編輯:劉家銘

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