Žymiausia 2D nanomedžiaga, grafenas, pasižymi milžiniškais elektronų ir skylių judriais, krūvininkų dauginimu, topologinės energijos juostų inžinerijos ir kvantinės interferencijos galimybe, lankstumu, skaidrumu, cheminiu inertiškumu. Tarp gausybės galimų taikymų grafenas bandomas naudoti ir įvairių itin sparčių elektroninių prietaisų bei itin didelio jautrumo fotojutiklių gamybai. Grafenas užauginamas ant Cu ar Ni folijos arba ekstrafoliuojamas. Toliau vykdomas ilgas grafeno pernešimo ant puslaidininkio ar dielektriko paviršiaus procesas. Tai komplikuota ir sudėtinga technologija, labai apsunkinanti grafeno/puslaidininkio (dielektriko) tarpinio kontakto savybių ir, tuo pačiu, puslaidininkinio prietaiso darbinių charakteristikų, kontrolę.
Neseniai parodyta, kad grafeno sluoksnį galima tiesiogiai užauginti ant dielektrinių arba puslaidininkinių pagrindų, naudojant plazma aktyvuotą cheminį nusodinimą iš garų fazės. Tačiau kol kas šios technologijos yra užuomazgoje. Taip sinetzuotas grafenas pasižymi dideliu struktūrinių defektų tanki. Šie defektai, savo ruožtu, mažina krūvininkų judrį grafene ir didina grafeno savitąją varžą.
Šiame darbe bus bandoma sumažinti defektų tankį tiesiogiai sintezuotame grafene, po užauginimo grafeną papildomai kaitinant įvairiose aplinkose. Raman‘o sklaidos spektroskopijos būdu ir matuojant atspindžio spektrą bus tiriama kaitinimo įtaka bandinių struktūrai bei grafeno sluoksnių storiui.
Projekto tikslas yra kaitinimo įtakos įvairiom sąlygom plazma aktyvuoto cheminio nusodinimo iš garų fazės būdu tiesiogiai ant Si(100) užauginto grafeno struktūrai tyrimas.
Projekto finansavimas:
ES struktūrinių fondų projektas, finansuojamas Europos socialinio fondo lėšomis pagal 2014–2020 metų Europos Sąjungos fondų investicijų veiksmų programos priemonę Nr. 09.3.3-LMT-K-712 „Mokslininkų, kitų tyrėjų, studentų mokslinės kompetencijos ugdymas per praktinę mokslinę veiklą“.
Projekto rezultatai:
Ištyrus tiesiogiai sintezuoto grafeno bandinius atkaitintus argono aplinkoje, pastebėta, kad ID/IG santykis, apibūdinantis defektų kiekį, yra beveik pastovus prie visų kaitinimo temperatūrų, tačiau matomas D‘ smailės išryškėjimas temperatūrai kylant. Tai neretai apibūdinama, kaip grafeno sluoksnių raukšlėjimosi požymis arba įvairių priemaišų įterpimo atvejis. Taip pat, kaitinimo metu argono terpėje dideli I2D/IG pokyčiai neužfiksuoti (beveik visais atvejais I2D/IG ~ 0.5). Visgi didžiausias smailių pokytis Ar atveju matomas prie 800 ?, kuomet D bei G smailių intensyvumai yra maži, taip pat matomas ir 2D smailės stiprus sumažėjimas parodantis labai prastą grafeno kokybę bei galimus įtempius dėl neigiamo (grafeno) ir teigiamo (silicio) temperatūrinių plėtimosi koeficientų nesuderinamumo. Tiek azoto, tiek vakuumo atvejais matomas nedidelis ID/IG sumažėjimas prie 300 ?, rodantis defektų sumažėjimą. Taip pat didinant temperatūrą azoto atveju matomas ID/IG padidėjimas po atkaitinimo 400 ?, o tai sutampa su daugelio šaltinių publikuotais rezultatais. I2D/IG tiek kaitinimo vakuume, tiek azoto aplinkoje yra pakankamai pastovus, todėl spėtina, kad grafeno kokybei po atkaitinimo žalos nepadaryta. Atspindys visais atvejais kinta labai nežymiai, todėl kalbėti apie galimus didelius struktūrinius pakitimus būtų netikslinga.
Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2019-07-01 - 2019-08-30
Projekto koordinatorius: Kauno technologijos universitetas
