1、 本文由tyektz2863贡献本文由744173941贡献doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。集成电路制造工艺半 导 体 材 料南永成（陕西国防工业职业技术学院 电子信息学院电子 3082 班 710300）摘要： 摘要：半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术（MBE，MOCVD）的新一代人工构造材料。它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想，出现了“电学和光学特性 可剪裁”为特征的新范畴，是新一代固态量子器件的基础材料。我国的科研工作者又提出并 开展了 源 光 光器研 ， 是一 和 光 量的新 光器，在 光信 光光电信息 着curr
2、ency1的“ 。fifl ：超薄层光电子微电子量子 fifl ：超薄层光电子微电子量子 光器 Abstract：Semiconductor material is based on the microstructure of ultra-thin layer ：advanced technology (MOCVD MBE, grow a new generation of artificial structure). It with new concept changing optoelectronics and microelectronics devices design ideas,
3、“electronic and optical properties can be tailored for thenew category“, is a new generation of solid material base of quantum devices. Research workers in China and put forward and carried out more light source longitudinal coupling vertical-cavity surface-emitting laser research, this is akind of
4、high power gain, low threshold, high quality and high power laser beams in the future, the new Internet communication, light and photoelectric information processing aspect has a good application prospect.Key Wrds：Thin layer; Photoelectron; Microelectronics, Quantum; laser ： ： ，”和半导体”体的 集成电路的研制成 ，导
5、了电子工业 70 代光导材料和 GaAs 光器的 ， 进了光 信技术 展并 成了 新技术业，人 进 了信息 代。1.半导体材料的概念半导体材料（semiconductormaterial）是导电能 于导体 体 的 。 半导体材料是一 半 导体性能 可 制作半导体器件和集成电的电子材料， 电导 在 10（U-3） 10（U-9）/ 范 。 1-1 为我 的半导体材料。2.半导体要 半导体材料可 学 成 ， 结构性能 特 的”态 态半导体 为一 。 可半导体材料 为 半导体 机 半导-1-集成电路制造工艺体 机 半导体和”态 态半导体 。2.1 半导体在 期表的A 族至A 族 布着 11 半导性的
6、 ，下表的黑框即 11 半导体, C 表 金刚。C P Se 体半导体两 态;B Si Ge Te 半导性Sn As Sb 半导体金属两 态。P 的熔点沸点太 ,的蒸汽压太 容易 解， 以它 的实价 不大。As Sb Sn 的稳定态是 金属，半导体是不稳定的态。B C Te 也因制备工艺的困难和性能 的局限性 而尚 被利。因此 11 半导体只 Ge Si Se 3 已得到利。Ge Si 仍是 半导体材料“广的两 材料。2.2 机 半导体二 系 三 系 四 系等。 二 系包括：-族:SiC 和 Ge-Si 金都 闪锌矿的结构。-族:由 期表族 Al Ga In 和 V 族 P As Sb 成，典
7、 的代表为 GaAs。它 都 闪锌矿结构,它 在“ 仅次于 Ge Si, 很大的 展途。 -族: 族 Zn Cd Hg 和族 S Se Te 成的 ，是一些重要的光电材料。ZnS CdTe HgTe 闪锌矿结构。族：族 Cu Ag Au 和 族 Cl Br I 成的 ， CuBr CuI 闪锌矿结构。-族：族 As Sb Bi 和族 S Se Te 成的 的式, Bi2Te3 Bi2Se3 Bi2S3 As2Te3 等是重要的温差电材料。第四 期的 B 族和过渡族 Cu Zn Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni 的氧 ,为要的热敏电阻材料。某些稀土族Sc Y Sm Eu Yb Tm
8、族 N As 或族 S Se Te 成的 。 除 些二 系 外还 它 或它 的固溶体半导体，例 Si-AlP Ge-GaAs InA s-InSb AlSb-GaSb InAs-InP GaAs-GaP 等。研 些固溶体可以在改善一材料 的某些性能或开辟新的“范 起很大作。 三 系包括： 族: 是由一个族和一个族原子去替代族两个族原子 构成的。例 ZnSiP2 ZnGeP2 ZnGeAs2 CdGeAs2 CdSnSe2 等。族： 是由一个 族和一个族原子去替代-族两个族原子 构成的, CuGaSe2 AgInTe2 AgTlTe2 CuInSe2 CuAlS2 等。：是由一个族和一个族原子去
9、替代族两个 族原子 成, Cu3AsSe4 Ag3AsTe4 Cu3SbS4 Ag3SbSe4 等。 此外，还 它的结构基本为闪锌矿的四 系（例 Cu2FeSnS4）和更复杂的 机 。-2-集成电路制造工艺2.3 机 半导体已知的 机半导体 几十 ，熟知的 萘 蒽 聚丙烯腈 酞菁和一些芳香族 等，它 作为半导体尚 得到“。2.4 ”态 态半导体半导体”态半导体的大 别是不 严格 期性排的”体结构。3.几 要半导体材料的 展现状趋势3.1 材料从提 集成电路成 ， 成本看， 大 （CZSi）”的 和 微 的 仍是 CZSi 展的 趋势。 为 8 （200mm） Si ”已实现大 工业 的 生，基
10、于 为 12 （300mm） 的集成电路 （ICs）技术 在由实验 工业生 变。 300mm， 0.18m 工艺的 ULSI 生 已 生，300mm，0.13m 工艺生 也在 2003 成 。 重 414 的”和 18 的 18 已在实验 研制成 ， 27 ”研 制也在 。 3-1-1 为半导 体材料。 从进一提 ICS 的 和集成 看，研制 于微 至 工艺 的大 外currency1 成为材料 展的“。 外， 材料， SOI包括能fi （Smart cut）和 SIMOX 材料等也 展很fl。 ， 8 的外currency1 和 SOI 材料已研制成 ，更大 的 材也在开 。 出 30nm
11、是 MOS 集成电路 的“ 限” 。 不仅是量 子 “现 器件特性 ” 的 限制和光技术的限制，更重要的 是 SiO2 性 的限制。 人 在 K 电 材料 （ Si3N4 等 替代 SiO2）， K 电材料， Cu 代替 Al 以 系集成 技术 等 提 ULSI 的集成 和 能，难以 人 不的更大信 息量。为此，人 除基于全新原的量子计 和 DNA 生 计 等 外，还 光 在以 GaAs InP 为基的 半导体材料，特别是二超”格 量子 ，一 量子 量子点材料和可 工艺 容 GeSi 金材料等， 也是 半导体 材料研 的重点。-3-集成电路制造工艺3.2 GaAs 和 InP ”材料GaAs
12、和 InP 不 ，它 都是 ” 材料， 电子 和 ， 温， 等特点在超 超 器件 和电路，特别在光电子器件和光电集成 特的优势， 3-2-1 为 GaAs 。 ， GaAs ”的 量已超过 200 ，以 的 固（VGF）和 （HB）生长的 23 的导电 GaAs 材料为 ， 为 信的 ， 大 （4， 6 和 8 ）的 SIGaAs 展很fl。 国 在 建 6 的 SIGaAs 集成电路生 。InP GaAs 更优 的 性能， 展的 更fl，研制 3 以大 的 InP ”的fifl技术尚 全，价格 不下。 GaAs 和 InP ”的 展趋势是： （1） 大”体 ， 4 的 SIGaAs 已于生，
13、计本 的 几 为 6 的 SIGaAs 也 工业“。 （2）提 材料的电学和光学微 性。 （3） ”的，特别是 。 （4）GaAs 和 InP ”的 VGF 生长技术 展很fl，很 可能成为“技术。3.3 超”格 量子 半导体材料半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术（MBE，MOCVD）的新一代人工构造材料。 它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想， 出现了“电学和光学特性可剪裁” 为特征的新范畴，是新一代固态量子器件的基础材料。 3.3.1V 族超”格 量子 材料 GaAIAs GaAs，GaInAs GaAs，AIGaInP GaAsGalnAs InP，AlInAs InP
14、，InGaAsP InP 等 GaAs InP 基”格匹配和“变补偿材料体系已 展得相当成熟，已成 地 制造 超 ，超 微电子器件和 集成电路。 电子迁 ”体（HEMT） ，赝配 电子迁 ”体（PHEMT）器件 已 fmax=600GHz，输出 58mW， 6.4db 双异 结双 ”体（HBT）的 fmax 也已 500GHz，HEMT 逻辑电路研制也 展 很fl。基于述材料体系的光信 1.3m 和 1.5m 的量子 光器和探测器，红 黄 橙光 光二 和红光 光器以 大 半导体量子 光器已商 表 光 器件和 光双稳器件等也已 到或 到实 。 ， 研制 量的 1.5m 布反馈 （DFB）光器和电
15、吸收（EA）调制器 集成 InP 基 量子 材料和超 驱 电路 的 结 构材料是解决光信瓶颈的fifl，在实验 西门子 已 成了 8040Gbps 传输-4-集成电路制造工艺40km 的实验。外，于制造准续兆瓦级大 光阵的 量量子 材料也 到人 的重视。 虽然 量子 结构端 光器是 光电子领域治地 的 源器件， 由于 源 薄（ 0.01m）端 光电灾变损伤，大电“电热烧毁和光 量差一 是此 光器的性能改善和 提 的难。 源 量子级 是解决此难的 途 一。我国早在 1999 ，就研制成 980nm InGaAs ” 量子级 光器，输出 5W 以2000 ，国汤 逊 又报道了个 光器准续输出 超过
16、 10 瓦结果。 ，我国的科研工作者又提出并开展了 源 光 光器研 ， 是一 和 光 量的新 光器，在 光信 光 光电信息 着currency1的“。 为克服 PN 结半导体 光器的能 光器波长范 的限制，1994 国贝尔实验 了基于量子 子”跃迁和 共振隧穿的量子级 光器， 了半导体能波长的 限制。从 1994 InGaAs InAIAs InP 量子级 光器（QCLs） 以 ，Bell 实验 等的科学家，在过去的 7 的 里，QCLs 在 大 温和膜工作等研 取 得了显着的进展。2001 瑞士 Neuchatel 大学的科学家双声子共振和三量子 源 结构波长为 9.1m 的 QCLs 的工
17、作温 312K，续输出 3mW.量子级 光器的 工作波长已覆盖 红外到远红外波段（387m） ，并在光信 超 辨光谱 超 灵敏 气体传感器 调制器和 光学 等 显出重要的“。科院海微系 和信息技术研 于 1999 研制成 120K 5m 和 250K 8m 的量子级 光器科院 半导体研 于 2000 又研制成 3.7m 温准续“变补偿量子级 光器， 我国成 为能研制 量 光器材料为数不 的几个国家 一。 ，V 族超”格 量子 材料（ 3-3-1 ） 作为超薄层微结构材料 展的“ ， 从 3 4 过渡生 的 MBE 和 M0CVD 设备已研制成 并 ，每 台生能 可 3.75104 4 或 1.
18、5104 6 。 国卡迪夫的 MOCVD 心，国的 PicogigaMBE 基地， 国的 QED ，Motorola ，日本的富士，NTT，索尼等都 外currency1材料出售。生 MBE 和 MOCVD 设备的成熟“，必然 进 材料设备和材料 价技术的 展。 3.3.2 基“变异 结构材料 基光 电器件集成一 是人 追的 标。由于是 ” ， 何提 基材 料 光 就成为一个亟待解决的。虽 研 ，进展缓慢。人 于探 索基 材料（ Si SiO2） ，基 SiGeC 体系的 Si1yCy/Si1xGex 结构，Ge Si 量子点和量子点超”格材料，Si SiC 量子点材料，GaN BP Si 以
19、 GaN Si 材料。-5-集成电路制造工艺 ，在 GaN Si 成 地研制出 LED 光器件和 fi 的 大现象的报道，人 看到了一 希望。 一 ，GeSi Si “变层超”格材料，因在新一代 信的重要“， 而成为 基材料研 的“。Si/GeSi MODFET 和 MOSFET 的 截止 已 200GHz， HBT 振荡 为 160GHz， 在 10GHz 下为 0.9db，性能可 GaAs 器件相媲 。 GaAs Si 和 InP Si 是实现光电子集成想的材料体系，由于”格失配和热膨 胀系数等不 造成的 失配 而导 器件性能退 和失， 防碍着它的 。 ， Motolora 等 宣称，他
20、在 12 的 ，钛酸锶作协变层（柔性层） ，成 的 生长了器件级的 GaAs 外currency1薄膜，取得了性的进展。3.4 ” 半导体材料” 半导体材要的是金刚（ 3-4-1 ） ，III 族氮 ，碳 ，立氮 以氧 （ZnO 等） 固溶体等，特别是 SiC GaN 和金刚薄膜等材料， 因 热导 电子 和 和大 穿电压等 特点，成为研制 大 温 半导体微电子 器件和电路的想材料在信 汽 开以 国防等 着广 的“。外，III 族氮 也是很的光电子材料，在 光 光二 （LED）和 光 光器（LD） 以 外探测器等“ 也显 了广 的“。 着 1993 GaN 材料的 P 杂 ，GaN 基材料成为
21、光 光材料的研 热点。 ，GaN 基 光 光二 商 ， GaN 基 LD 也 商 出售，大输出 为 0.5W.在微电子器件研制 ，GaN 基 FET 的 工作 （fmax）已 140GHz，fT=67 GHz， 导为 260ms mmHEMT 器件也相 ， 展很fl。此外，256256 GaN 基 外光电 阵探测器也已研制成 。特别 得提出 的是，日本 Sumitomo 电子工业 限 2000 宣称，他 热 学已研制成 2 GaN ”材料， 的 光 光器和 GaN 基电子器件的 展。外， 反” 的 ” InAsN，InGaAsN，GaNP 和 GaNAsP 材料的研制也 到了重视， 是因 为它
22、 在长波长光信 T0 光源和太 能电 等 显 了重要“。 以 Cree 为代表的体 SiC ”的研制已取得性进展，2 的 4H 和 6H SiC ”外currency1 ，以 3 的 4H SiC ” 商 出售以 SiC 为 GaN 基材料 的 光 LED 业已 ，并 于以 为 的 GaN基 光器件的 。他 SiC 相fi 温器件 的研制也取得了长的进。 在的要是材料的， 价格 。 IIVI 族 光材料研制在了 30 ， 1990 国 3M 成 地解决了 II 于 VI 族的 P 杂难点而得到 展。 1991 3M 利 MBE 技术 先宣布了电 （Zn， Cd）Se ZnSe 光 光器在 77
23、K（495nm）输出 100mW 的currency1息，开了 IIVI 族-6-集成电路制造工艺光半导体 光（材料）器件研制的 “。 过 的 ， ZnSe 基 IIVI 族 光 光器的虽已超过 1000 ，fi差尚大，fi GaN 基材料的 展和“， IIVI 族光材料研制fl 变缓。提 源 材料的 性，特别是要 由 学配 导 的点 和进一 失配 和解决 等， 仍是材料体系 实 必要解决的。 ” 半导体异 结构材料 也是典 的大失配异 结构材料， 大失配异 结构 材料是”格数 热膨胀系数或”体的称性等 数 大差异的材料体系， GaN （Sapphire） ，SiC Si 和 GaN Si 等
24、。大”格失配 大量 和 的 生， 大地着微结构材料的光电性能 器件“。何和currency1除 一 ， 是 材料制备的一个 要解决的fifl科学。 个的解”，必大大地 材 料的可选择地，开辟新的“领域。 ，除 SiC ” 材料，GaN 基 光 LED 材料和器件已 商 出售外，大 数 温 半导体材料仍在实验 研制段，不 材料 展的fifl， GaN ，ZnO ”膜制备，P 杂和 电 ，”金刚薄膜生长 N 杂，IIVI 族材料 的退 机等仍是制 些材料实 的fifl，国外虽已了大量的研 ，至 尚 取得重大。3.5 光子”体半导体材料光子”体是一 人工微结构材料（ 3-5-1 ） 电数 期的被调制
25、在工作波长相 的 ， 结构 的 波的 重成一个光 子” ，半导体材料的电子能 相，并可 于固态”体的能” 述三 期 电结构光 波的传，相“光子”体光” （ ”）能量的光波 式在的传是被 止的。 果光子”体的 期 性被 ，在 ”也 的“ ”和 “ ” ，光子态 光子”体 而量子 。 三 限的“ ” 杂的光子”体 希望制 成Q 的 微 ，从而为研制 量微 光器开辟新的途 。光子”体的制备要 ：聚 fi子（FIB）结 光蒸 ，即先 光蒸 制备 Ag/MnO 层膜， FIB fi成一或二 阵 光子”体 基于 能子 （性 Fe2O3， 光 CdS 和 电 TiO2） 和共 子的 ，可成于可光范 的三 光
26、子”体二 也可制作成一个想的 35m 和 1.5m 光子” 材料等。 ，二光子”体制造已取 得很大进展，三光子”体的研 ，仍是一个 性的 。 ，Campbell 等人-7-集成电路制造工艺提出了全息光 光的 制造三光子”体，取得了进展。3.6 半导体材料实 里 的 半导体材料就是 材料 （ 3-6-1 ）， 以不 个 ， 要是不想现 在热 的 的 瓶 机等 为一 从本 看， 展 科学技术的重要 的 一，就是人 能在原子 子 或者 的 制和制造 能 大 性能 优的 电子 光电子器件和电路， 生 传感 器件等，以造 人 。可以料， 科学技术的 展和“不仅 改变人 的生和生 式， 也 必改变治格局和
27、 的 式。 也是为 人 展 半导体技术重视的原因。4.半导体的特性 数半导体材料虽然 一些固 的特性，称为半导体材料的特性 数。 些特性 数不仅能反 半导体材料他半导体材料 的差别，而 更重要的是 能反 半导体材料 至 一 材料在不 下特性的量的差别。的 半导体材料的特性 数 ： ” 电阻 载“子迁 (载“子即半导体 fi 导电的电子和 ) 载“子 。 ” 由半导体的电子态 原 子 态决定，反 成 材料的原子价电子从 状态 到由状态 的能 量。电阻 载“子迁 反 材料的导电能 。 载“子反 半导体材料 在外 作（ 光或电 ）下的载“子由 状态 状态过渡的 特性。 是”体的一 ”体 。 可以 量
28、半导体”材料”格 性的 。当然，于”态半导体是 一反 ”格 性的特性 数的。5.半导体的特性要半导体材料的特性 数于材料“ 为重要。 因为不 的特性决定不 的途。5.1 ”体材料特性的要”体的工作原，要材料 大的 载“子和载“子迁 。 载“子迁 大的材料制成的”体可以工作于更 的 （ 的 “）。-8-集成电路制造工艺”体 ”体的特性 至失。”体的工作温 温限决定于 ” 的大 。 ” 大，”体 工作的 温限也 。5.2 光电器件材料特性的要利半导体的光电导（光 fi的电导）性能的 探测器 的 范 材料的 ” fi。材料的 载“子 大， 探测器的灵敏 ， 而从光作于探测器到生“ 的 (即探测器的
29、)也 长。因此， 的灵敏 和 的 二者难于 。于太 电 ，为了得到 的 ， 要材料 大的 载“子和的 ” ( ” 于 1.1 至 1.6 电子伏 )。 ”体 半导体 光二 半导体 光二 的 光 大为 。 温差电器件材料特性的要：为提 温差电器件的 首先要器件两端的温 差大。当 温的温 （一般为环境温 ）固定 ，温差决定于 温的温 ，即温 差电器件的工作温 。为了“够 的工作温 就要材料的 ” 不能太 ， 次材料要 大的温差电 势 的电阻 和 的热导 。谢：我是陕西国防工业职业技术学院电子信息学院电子 3082 班 03 号南永成， ：在学校学到了很 专业知识和专业知识以外的东西，感谢老师在 我
30、的培 养和教育 谢谢 考文献1 2 杨树人 邓志杰 王兢 郑安生 半导体材料 半导体材料 北京： 科学出版 津： 学工业出版 2008 01 月 2004 10 月-9-1本文由sablong2000贡献doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。集成电路制造工艺墨烯- 半导体材料 墨烯 半导体材料摘要: 摘要 摩尔定律虽然一 的了半导体业的 展历，是我 也 遇到了 定律的技术壁垒。 以 ，大家乎都在盼望着摩尔定律失的 ， 科学家研 员也想 定律的限制，让摩尔定律长期 下 去。很 研 员在研 新的材料，替代作为新的半导体。 我 要在更为 精细的 级别新材
31、料。 日，我 得到了一个新的替代的材料，就是 每个人都熟知的墨。 墨被称作 Graphene， 文文献一般称墨 烯。笔者过 材料的结构，性能，制备等 的述，证实了在半 导体材料 广 的“。fifl ： 碳材料 二结构,稳定 在 电子迁 ， 材料,二结构 稳定 在， fifl ：墨烯，新 碳材料 二结构 稳定 在，电子迁 ，的替代Abstract：Despite the fact that the predictions on the development course of the ： semiconductor industries by Moores Law have always be
32、en valid, we have also encountered the technical barriers of the laws of Physics. For many years, everybody seems to look forward to the day when Moores Law becomes void;but at the same time, various scientists and researchers are hoping to make a breakthrough in the restriction of the laws of Physi
33、cs and letting the Moores Law to be permanently valid. A lot of researchers are conducting R it is called Graphene in the current Chinese literatures. The author has proven that Graphene has a wide application prospect in terms of semiconductor materials by expounding the various aspects of its stru
34、cture, performances and the preparation method. Key Words: Graphene New carbon material; two-dimensional structure; stable; high rate of electron mobility; substitute material for silicon.1 2010 10 月 5 日, 瑞典皇家科学院 式宣布， 2010 诺贝尔 学奖 授予国曼 斯特大学科学家安德烈.海 和康斯坦丁.诺沃肖洛夫，以表彰他 在墨烯材料 的卓 研 。墨烯是一 厚仅相当于一个原子的碳薄 ，1集成电
35、路制造工艺是 薄 坚硬的材料 一，导电性又胜过 已知金属。 特性令墨烯在 2004 诞生 ， 便成为 学的热门研 领域。 喜欢 “姗 姗 迟” 的诺贝尔奖， 也难得 “慷慨” 地奖项颁给 个 仅六的 “新 现” 。 大 数人墨烯可能 些陌生，铅笔肯定熟悉。事实，铅笔 的墨和墨烯 的fi系。墨是一 层状材料，由一层层的二 碳 原子网络 序堆叠成。由于层层 的作 弱，因此很容易相fi， 成薄的墨 ， 也 是铅笔能在纸留下痕迹的原因。 的墨烯，就是厚 只 一个碳原子的层墨。 长久以 ，科学家 一 认为 层的二材料是 稳定 在的， 到 2004 ，安德烈?海 和康斯坦丁?诺沃肖洛夫师徒俩首次 现墨烯，
36、立即在 科学 起轰 。 “墨烯的轰 ， 不仅在于它打了二”体材料 真实 在的 ，还为 的半导体材料提供了 限想象 和可能性。”复旦大学 系 任沈健 此 价。和很 聚态 学家一，沈健看墨烯在集成电路 器件 的“。众 知，现在的半导体材料大 。相 下，墨 烯容易制备， 电子传输性能也远远优于材料。 仍 一些技术障碍， 在沈健看 ，“大门已 打开，成 只是 ”。2 墨烯的 现2004 ，国曼 斯特大学的安德烈K海 (Andre K. Geim)等制备出了 墨烯。海 和他的 事偶然 现了一 简易行的新途 。他 行墨 fi成 的碎 ，从碎 fi出 薄的墨薄，然 一 特 的塑料胶 ”粘住薄 的两侧，撕开胶
37、”，薄 也 一 为二。不重复 一过，就可 以得到 薄的墨薄 ， 而 仅由一层碳原子构成他 制得 了墨烯。 斯德哥尔摩2010 10 月 5 日电 瑞典皇家科学院 5 日宣布， 2010 诺贝尔 学奖授予国曼 斯特大学科学家安德烈-海 和康斯坦丁诺沃肖洛夫，以表彰他 在墨烯材料 的卓 研 。21 墨烯2 墨烯二 结构集成电路制造工艺3 墨烯结构墨烯的 起了全 的研 热“。它不仅是已知材料薄的一 ， 还牢固坚硬作为 ，它在 温下传递电子的 已知导体都fl。墨 烯在原子 结构特 ，必相量子 学(relativistic quantum physics) 能 。 墨烯结构稳定，是一 从墨材料fi出的
38、层碳原子 材料，是碳的二结构。 墨”体薄膜的厚 只 0.335 ， 20 薄膜叠fi到一起，也只 一 厚。 让人 的是，它的电子迁 ，研 员 现它大 相当于 材料的 1000 。墨烯可以出细的导体，仅 一个原子大 ，因 此 在原子级的导体。此外，墨烯的电器性可以得到 的制，我 可以制它的开fi。可以让它于半导体和 体的态。 就 着我 可以它 替代现 的材料，出超过 100GHz 的 。 可能实现。墨烯和墨一属于复式六 ”格，在二 每个碳原子以 sp2 杂 道相 ，也就是每个碳原子 的三个碳原子 成三个 fl。 的一个 p 电子 道 于墨烯 ， 原子成fl，碳原子 相 成 六 结构， 在 一原子
39、 只 两 相异 的原子。为止，研 者仍 现墨烯 碳原子 失的 。墨烯 碳原子 的 柔 ，当 fi外机 ，碳原子 就 变，从而 碳原子不必重新排 “外 ，也就 了结构稳定。 稳定的” 格结构碳原子 优 的导电性。墨烯的电子在 道 ，不因” 格 或 外 原子而 生 。由于原子 作 十 ，在温下，即 碳原子 生 ，墨烯电子 到的也 。4 墨烯特性4.1 电子输在 现墨烯以，大 数（ 果不是 的 ） 学家认为，热 学 不 任何二”体在 限温 下 在。 以，它的 现立即 了聚态 。虽然和实验 都认为 的二结构 在 稳定 在，是层墨烯在实验被制备出 。 些可能结于 墨烯在 级别的微。3集成电路制造工艺墨烯
40、还表现出了异的 数量子尔行为。尔电导 =2e2/h,6e2/h,10e2/h 为量子电导的数 ， 可以在 温下测到。 个 行为已被科学家解为“电子在墨烯里currency1相量子 学， “量”。4.2 导电性墨烯结构稳定， 为止，研 者仍 现墨烯 碳原子 失的 。墨烯 碳原子 的 柔 ，当 fi外机 ，碳原子 就 变，从而碳原子不必重新排 “外 ，也就 了结构稳定。 稳定的”格结构碳原子 优 的导电性。墨 烯的电子在 道 ，不因”格 或 外 原子而 生 。 由于原子 作 十 ，在温下，即 碳原子 生 ，墨烯 电子 到的 也 。 墨烯大的特性是电子的 到了光的 1/300，远远超 过了电子在一般
41、导体的 。 得墨烯的电子，或更准地， “称为“载子”(electric charge carrier)，的性 和相性的微子相 。 墨烯 相当的不 ：可以吸收大 2.3%的可光。而 也是 墨烯载子相性的体现。4.3 机 特性墨烯是人 已知 的 ， fi还坚硬， 的fl 还要 100 。哥大学的 学家墨烯的机 特性 进行了全 的研 。在验过，他 选取了一些 在 1020微 的 墨烯微作为研 象。研 人员先是 些墨烯 在了一个表 被fi 的”体薄，些的 在 11.5 微 。 ，他 金刚制成的探 些 在 的墨烯 fi压 ，以测它 的 能 。 研 人员 现，在墨烯 微开碎，它 每 100 fi 可 的大
42、压 然 到了大 2.9 微。科学家 测 ， 一结果 相当于要 fi 55 的压 能 1长的墨烯。 果 学家 能制取出厚 相当于 ” 塑料包 的（厚 100 ）墨烯， 要 fi差不 两 的压 能。 ， 果墨4集成电路制造工艺烯制成包 ，它能 大 两 重的 。4.4 电子的相作利 大的人造 源， 国fi 大学 哥 大学和 斯 克利国家实验 的 学家现了墨烯特性新 ：墨烯电 子 以 电子 状 格 在着 烈的相作。 科学家了 国斯 克利国家实验 的“先进光源（ALS）”电子 fi器。 个fi器生的光 相当于学 X 的 1 。科学家利 一 光源测 现，墨烯的电子不仅 ”格 相作 烈，而 电子和电子 也
43、很 的相作。墨烯结构 3 墨烯结构 4 烯”体5 墨烯的制备墨烯的 成要 两 ：机 和 学。机 包括微机 fi 取 生和fi热 SiC 的 学是 学 。5.1 微机 fi 的是微机 fi， 墨烯薄 从 大的”体剪裁下 。 2004 Novoselovt 等制备出了层墨烯，并可以在外 环境下稳定 在。典 制备是外一 材料膨 或者的热解墨进行摩，体 相墨的表 生 状的”体，在 些 状的”体 层的墨烯。5集成电路制造工艺 点是此是利摩墨表 得的薄 选出层的墨烯薄 ， 不易制， 可地制造长 供“的墨薄 本。5.2 取 生”膜生长取 生是利生长基 原子结构“ ”出墨烯，首先让碳原子在 1 1 5 0 下 ，然 ， 到 850 , 吸收的大量碳原子就 到 表 ， 状的层的碳原子“ ” 布 了个基 表 ，它 可长 成 的一层 墨烯。第一层覆盖 8 0 ，第二层开生长。 层的墨烯 生 烈的 作， 而第二层 就几乎 全 fi， 只 下弱电 ， 得到的层墨烯薄表现令人 。 生的墨烯薄 厚 不 ， 墨烯和基 的
