利用濺鍍鋅膜協助剝離單層石墨烯
- 上線日期：2011/3/30 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國的研究人員研發出能一次移除單層石墨烯(graphene)原子的方法。這是首次能精確移除特定單層區域的技術，對於以「神奇材料」石墨烯來製作高效能電子元件而言，是一關鍵性進展。
石墨烯是單原子厚的平面碳材料，由於具備極高的導電率，又是最堅韌的材料之一，非常適合用來製作未來的超小電子元件。然而，要從分離出石墨烯並非易事。雖然普通膠帶能夠一次剝離數層石墨烯，但目前仍未有可靠的單層石墨烯製造方法，更遑論製作電子元件時所需的結構。
最近，萊斯(Rice)大學的James Tour等人藉由濺鍍鋅膜於石墨表層的特定區域，再以氫氯酸進行蝕刻，克服了上述問題。此法可以移除鍍上鋅膜的區域，而保留未濺鍍區域表以及底下的石墨烯。該步驟可重複進行以產生多重圖案，甚至能藉由縱向及橫向蝕刻來製作棋盤狀的3D結構。Tour表示，一次僅移除單層石墨烯是目前最精準的蝕刻技術，而且也能應用於石墨烯氧化物上。
該方法也能應用在石墨烯厚膜上，選擇性地減少厚度，蝕刻出製作出元件所需的電路圖樣。例如，將雙層石墨烯鍍於預先製備的金屬電極上，再將部份區域剝離只剩單層結構，即可製作出一反相器。研究人員利用掃描式電子顯微鏡拍攝影像，並以原子力顯微鏡測量厚度，以確定僅移除了單層石墨烯。
雖然目前仍不清楚石墨烯剝落的確切機制，但該團隊推測鋅膜的濺鍍似乎能在石墨烯上製造缺陷，讓後續的氫氯酸能輕易移除石墨烯層。而拉雷曼光譜亦顯示出濺鍍區域為非晶碳結構，亦即原本的石墨烯晶格結構被嚴重破壞。
該團隊正在優化此技術並提升其橫向蝕刻的準確度，希望能更減少濺鍍過程中所產生的污染物。詳見Science 4, p.1168 (2011) | DOI:10.1126/science.1199183。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/45308
譯者:劉家銘(成功大學物理系)
責任編輯:蔡雅芝
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