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http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/8378
標題: | 氟化石墨烯之量測與應用 Characterization and Applications of Fluorinated Graphene |
作者: | Szu-Hua Chen 陳思樺 |
指導教授: | 謝馬利歐(Mario Hofmann) |
關鍵字: | 二維材料,雙層石墨烯,氟化石墨烯,曝光顯影,原子級蝕刻, 2D material,bilayer,fluorinated graphene,lithography,atomic etch, |
出版年 : | 2020 |
學位: | 博士 |
摘要: | 本論文的重點主要分為兩個部分,第一部分是發展穩定的製程方法合成氟化石墨烯,我們利用四氟化碳電漿作用於 經由化學氣相沈積生長而成的石墨烯, 使石墨烯藉由與多種四氟化碳電漿產物結合而形成氟化雙層石墨烯,並研究該結構的特性。第二部分則展示了兩種應用,包括將氟化雙層石墨烯應用於抵抗乾蝕刻之蝕刻光罩以及使用第一部分的氟化製程製作出石墨烯奈米帶結構,並將其做為T型側閘極場效電晶體。我們觀察到石墨烯的特性在經過氟化後會有所變化,當石墨烯暴露於低密度輝光放電 四氟化碳電漿時,單層石墨烯及其下方的半導體 基板會被四氟化碳電漿所蝕刻,然而雙層石墨烯的區域卻可完整保留,且可以抵擋長時間的電漿作用。在發現這個選擇性蝕刻現象後,我們進而將其應用於大面積圖案化矽基板,且其圖案解析度可達奈米等級。該製程也可應用在製作一維石墨烯帶結構,其所形成的石墨烯帶結構可達奈米級寬度與微米級長度的程度。最後,我們利用生長或轉印石墨烯時自然形成的T型皺摺,將其利用相同製程製作成側閘極場效電晶體,該側閘極場效電晶體在施加很小的伏特數時,即可達成 57.5%的調控率 。 The aim of this dissertation is two-fold: the first is to develop a reliable method for synthesizing fluorinated bilayer graphene by using CF4 plasma treatment and to examine the characteristics of this structure. The second part shows two applications involving treating fluorinated bilayer graphene as etch mask and producing graphene ribbon side-gate field-effect transistor. We here observe an abrupt change in chemical inertness of graphene, an atomically thin 2D material. Exposure to a low-density glow-discharge CF4 plasma efficiently removes single-layer graphene and the underlying semiconductor while leaving bilayer graphene intact for several hours. Our advances are applied to the multi-patterning of silicon using graphene bilayer masks. The produced arrays of semiconductor features exhibit nanometer-scale and their dimensions are independent of the lithographical patterning resolution. This approach also yields one-dimensional graphene ribbon with a width of 20nm and macroscopic lengths. Finally, graphene ribbons with naturally formed T-brand configuration was made up to side-gate FET, which is demonstrated side-gating below 2V with conductance modulation of 57.5%. |
URI: | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/8378 |
DOI: | 10.6342/NTU202001949 |
全文授權: | 同意授權(全球公開) |
電子全文公開日期: | 2025-08-01 |
顯示於系所單位: | 物理學系 |
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