Создание слоев графена большой площади с использованием меди может оказаться очень важным для производства графен-содержащих изделий в полупроводниковой промышленности. Результатом этого могут стать компьютеры и другая электроника повышенного быстродействия.

Исследователи из Университета Техаса в Остине (University of Texas at Austin), США разработали технологию выращивания пленок графена равномерной толщины площадью около одного квадратного сантиметра на подложке из медной фольги.

Изображение медной фольги, покрытой графеном, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа; масштаб — 40 мкм (иллюстрация: University of Texas at Austin)

Как известно, практическая ценность графена определяется выдающимися показателями подвижности носителей заряда, которые, по идее, должны повысить скорость переключения наноэлектронных устройств. Кроме того, этот материал технологичен, а необычные механические свойства позволяют применять его при изготовлении датчиков давления и детекторов молекул и клеток. Как отметил руководитель исследования проф. Родни Руофф (Rodney S. Ruoff), использование графена должно дать возможность конструировать более быстрые компьютеры с меньшим энергопотреблением и другие электронные устройства, работающие на сверхвысоких частотах. Помимо этого, на основе графена можно создавать оптически прозрачные проводящие пленки, которые будут применяться в производстве дисплеев и солнечных батарей.

Результаты работы только что опубликованы в журнале Science (Large-Area Synthesis of High-Quality and Uniform Graphene Films on Copper Foils).

Рассматриваемая технология, по утверждению авторов, позволяет получать высококачественные графеновые пленки на медной подложке методом химического осаждения из газовой фазы с использованием смеси метана и водорода. В экспериментах были сформированы пленки площадью около 1 см2, причем бóльшая часть поверхности фольги оказалась покрыта моноатомным слоем углерода, и лишь на отдельных участках, занимавших около пяти процентов всей площади, образовались «дефекты» — двух- или трехатомные наслоения.

Оценку свойств полученных пленок ученые прозвели на специально созданных для этого двухзатворных полевых транзисторах с МОП- структурой на подложках из кремния и двуокиси кремния, верхний затвор которых был изолирован от графена тонким слоем алюминия. Измеренная при комнатной температуре подвижность носителей заряда (электронов) составила 4 300 см2/(В•с), что значительно превышает показатели кремния.

Евгений Биргер