Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Левин Денис Дмитриевич

Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена
<
Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Левин Денис Дмитриевич. Разработка и исследование технологии формирования наноструктур с проводящим каналом на основе слоев графена: диссертация ... кандидата технических наук: 05.27.01 / Левин Денис Дмитриевич;[Место защиты: Национальный исследовательский университет «МИЭТ»].- Москва, 2015.- 136 с.

Содержание к диссертации

Введение

1.1. Физико-химические свойства углеродных материалов 9

1.1.1. Типы гибридизации атомных связей в углеродных материалах 11

1.1.2. Физико-химические свойства графена 14

1.2. Методики получения графена 25

1.2.1. Микромеханическое расщепление 25

1.2.2. CVD и эпитаксиальный рост графена 26

1.2.3. Химическое методы получения графена 29

1.3. Проблемы, связанные с применением графена в качестве основы для функциональных элементов микро- и наноэлектроники 32

1.3.1. Формирование запрещенной зоны в графене 32

1.4. Формирование устройств на основе наноразмерных слоев графита 35

1.4.1. Высокочастотные транзисторы 35

1.4.2. Электроды для суперконденсаторов и дисплеев 40

1.4.3. Химические и физические датчики 42

1.5. Выводы по главе 1 46

Глава 2 Получение и диагностика пленок графита наноразмерной толщины 47

2.1 Разработка методики формирования наноразмерных пленок графита методом каталитического пиролиза паров этанола 47

2.1.1. Выбор парогазовой смеси 49

2.1.2. Расчет газодинамических параметров 50

2.1.3. Роль и особенности поведения катализатора при синтезе наноразмерных пленок графита 51

2.1.4. Расчеты концентрации углерода, необходимого для синтеза наноразмерной пленки 59

2.1.5. Результаты экспериментов по синтезу пленок 62

2.2. Исследование методики формирования наноразмерных пленок графита на

поверхности Si/Si02 на основе метода расщепления в растворе ПАВ 67

2.2.1. Результаты высаживания пленок графена из раствора хлороформа методом Ленгмюра-Блоджетт 69

2.2.2. Формирование пленок графита наноразмерной толщины методом аэрозольного распыления коллоидного раствора графита 74

2.3. Подтверждение топологических особенностей пленок с помощью атомно силовой микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния

2.4. Выводы по главе 2 84

Глава 3. Изменение морфологических свойств однослойного и мультислойного графена под действием УФ фотоокисления 86

3.1 Подготовка образца для исследования 86

3.2 Изменение КРС спектра при воздействии УФ 87

3.3 Модель окисления графена 91

3.4 Различие в механизмах УФО однослойного и мультислойного графена 92

3.5 Изменение оптических и морфологических свойств графена под действием УФ фотоокисления в сухой атмосфере 99

3.5.1 Осаждение частиц фторированного оксида титана (ф-ТіОг) на поверхность графена 102

3.5.2 Проведение УФО в сухой воздушной среде в течение 30 мин 104

3.5.3 Проведение УФО во влажной атмосфере 107

3.5.4 Проведение УФО в сухом воздухе в присутствии повышенной концентрации кислорода 111

3.6 Выводы по главе 3 114

Глава 4 Разработка сенсорной структуры регистрации субтеррагерцового излучения на основе мультислойных пленок графена 116

4.1 Влияние излучения субтеррагерцового диапазона на проводимость углеродной пленки 116

4.2 Экспериментальное подтверждение фотовольтаического тока в структуре мультислойный графен / металл 117

4.3 Выводы по главе 4 123

Список литературы

CVD и эпитаксиальный рост графена

Обычно графен рассматривают как двумерный кристалл с гексагональной решеткой и почти идеальным расположением атомов, как представлено на рисунке 1.3а. Расположения атомов и связей, образующих его кристаллическую решётку, совпадает с описанием структуры углерода в sp гибридизации. Отнесение графена к наноматериалам связанно с его толщиной. Однако определение ее величины представляется неоднозначным. С одной стороны, ясно, что она должна быть равна размеру атома углерода (т.е. 91 пм), но с другой стороны, атомы не имеют отчётливо выраженной внешней границы, поэтому их размеры определяются по расстоянию между ядрами соседних атомов, которые образуют химическую связь.

При исследовании методами атомно-силовой микроскопии (АСМ) толщин графитных плёнок с разным количеством графеновых слоев, от одного до 10, мы можем наблюдать, что значения высоты образующейся ступеньки для одного атомного слоя, варьируется в пределах 0,7-1,5 нм, что значительно превосходит известное расстояние между слоями в графите ( 0,335 нм) [9]. При этом толщина атомного слоя, рассчитанная из высоты профиля плёнок, содержащих более одного слоя, идентична упомянутому расстоянию характерному для графита.

Как было замечено ранее, двумерные кристаллы не могут существовать, поскольку тепловые флуктуации приводят к их плавлению. Это справедливо, однако для собственно двумерного пространства, тогда как графен является частью пространства трехмерного, то есть может каким-то образом деформироваться в поперечном направлении (например, изгибаться). Исследованные графеновые слои представляют собой фактически части трехмерных объектов, поскольку либо поддерживались подложкой, либо внедрялись в какую-либо матрицу. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) и электронная дифракция показали, что при сканировании вдоль графенового слоя нормаль к поверхности поворачивается на несколько градусов, то есть слой не является абсолютно плоским. Ранее теоретически была отмечена возможность стабилизации плоского монослоя за счет взаимодействия между продольными и поперечными длинноволновыми модами колебаний составляющих его атомов. Высота наблюдаемых "волн", образующихся при изгибе графена (рис. 1.36), достигает h 1нм. Это может объяснить противоречия получаемых данных АСМ исследований толщины графена при сканировании его поперёк края и оценки профиля ступеньки. Таким образом, структурная устойчивость монослоев графена обусловлена их деформацией [10]. Интересно, что в двухслойных чешуйках величина h значительно меньше, а поверхность образцов, образованных тремя и более графеновыми слоями, является атомарно гладкой. Эти результаты хорошо согласуются с данными АСМ, где разница в высоте ступенек для графитных плёнок с разной толщиной (больше 2) кратна расстоянию между слоями графита.

Трёхмерное представление (а) дисперсионной зависимости электронов графена в пределах первой зоны Бриллюэна. Изображение первой зоны Бриллюэна(б) для графена с указанием специфических точек, (в) Двумерная дисперсионная зависимость графена вдоль направления импульсов КГМК.

Возможность практического получения плоского монослоя атомов углерода, состоящих из плотно упакованных в двумерную сотовидную решетку, в стабильном состоянии, вызвала значительный интерес с фундаментальной точки зрения и привлекла внимание исследователей и разработчиков микро- и наноэлектронных устройств. Этот материал обладает целым рядом удивительных свойств, делающих его привлекательным, в частности, в качестве основы перспективной нанооптоэлектроники.

В формировании структуры графена участвуют три из четырёх неспаренных электронов атома углерода. Эти электронные орбитали лежат в одной плоскости и участвуют в формировании прочных sp гибридизованных а-связей как показано на рисунке 1.4. Оставшиеся валентные электроны (по одному от каждого атома) задействованы в образовании существенно более слабой я-связи. Такие электроны движутся по орбиталям, ориентированным перпендикулярно шестиугольной сетке атомов углерода и называются я-электронами. Орбитали соседних атомов углерода частично перекрываются друг с другом. Благодаря такой конфигурации орбиталей и планарной структуре графена я-электроны оказываются слабо связанными с атомным остовом и могут свободно перемещаться вдоль плоскости графитного листа.

Удивительные электронные свойства графена возникают именно благодаря уникальной природе свободных носителей заряда - они ведут себя подобно релятивистским частицам. Движение электронов в окрестностях атомов углерода и их взаимодействие с сотовидной решеткой приводит к образованию квазичастиц, которые при низких значениях энергии Е точно описываются уравнением Дирака, аналогично фотонам с некоторой эффективной величиной (скорость Ферми) вместо скорости света. Двумерное и трёхмерное представление дисперсионной зависимости для свободных носителей заряда в графене представлено на рис. 1.4а. На рис. 1.46 изображена первая зона Бриллюэна: Г точка расположена в центре зоны и соответствует нулевым импульсом (в этой точке достигается максимальная разность энергий электронов между возбужденным и основным состоянием электронов проводимости), К и К точки на краю зоны соответствуют максимальным импульсам, М точка соответствует промежуточному значению импульса в дисперсионной зависимости электронов.

Из рисунка видно, что ветви дисперсионных зависимостей электронов, ответственные за формирование валентной зоны и зоны проводимости, пересекаются на уровне Ферми в точках К и К зоны Бриллюэна и имеют в окрестности этих точек близкий к линейному характер (рис. 1.4в). В трехмерном представлении этим линейным зависимостям соответствуют конусообразные поверхности энергетических зон на краях зоны Бриллюэна (рис. 1.4а). Такая конфигурация энергетической зонной диаграммы является фундаментальной причиной проявления графеном проводимости аналогичной полуметаллам (или полупроводникам с нулевой запрещенной зоной). Однако необходимо отметить, что при ограничении размеров листа в каком-либо из направления получающаяся одномерная полоска графена может иметь свойства как полупроводника, так и металла [11]. Это является причиной большого интереса, проявляемого к графеновым структурам, как со стороны академического сообщества, так и со стороны разработчиков электронных приборов. Детальные теоретические и экспериментальные исследования указывают на определяющую роль краевой структуры графенов в их электронных свойствах [12, 13].

На сегодняшний день известны способы открыть запрещённую зону в графене и изменить его свойства из полуметаллических на полупроводниковые, позволяющие работать с обычными размерами полученных образцов. Графен, как моноатомный слой, обладает высокой гибкостью и может выдерживать упругую деформацию на 20%. Создание механических напряжений в графене вдоль одного из направлений позволят обратимым образом трансформировать его в полупроводник с достаточно широкой «запрещенной зоной», сохраняя при этом все остальные его уникальные характеристики [11, 14]. Другая возможность заключается в выращивании графена на подложке кубического BN с ориентацией грани (111) [15]. В такой конфигурации разность в энергиях соседних атомов углерода достигается за счёт их взаимодействия с разными атомами подложки. И наиболее простым методом является приложение внешнего электрического поля, однако данный метод применим только в случае двухслойного графена. Возможность таких манипуляций с проводимостью далеко не единственное привлекательное свойство графена.

Роль и особенности поведения катализатора при синтезе наноразмерных пленок графита

Катализатор является необходимым компонентом в производстве улеродных структур нанометровой толщины, именно он обуславливает структурирование углерода, образовавшегося в результате реакции, в виде плёнки графита. Без катализатора, реакция горения этанола, проходит аналогично, однако углерод образуется в виде аморфной фазы. Механизм роста монолоев графита практически не отличается от роста нанотрубок, который был сформулирован на основе работ [76-78] и дополнен результатами анализа авторами исследований углеродного наноматериала на ПЭМ, за исключением процесса растворения.

Вид подложки, ее кристалличность или аморфность, гладкость или шероховатость, величина поверхностной энергии - все эти параметры оказывают влияние в первую очередь на формирование частиц катализатора, плотности и, следовательно, определяют ростовые характеристики углеродного наноматериала. Рассмотрим особенности подложек, определяющих типы роста. Шероховатость подложки. Одним из основных факторов, которые влияют на рост углеродного наноматериала (УНМ), является качество (шероховатость) основы подложки. Поверхности стандартных SiC 2 пластин массового производства не бывают атомарно-гладкими и атомарно-чистыми и обычно имеют шероховатость на уровне постоянной решетки ( 0,4 нм), в особых случаях ее можно сделать несколько меньше.

На ней формируется высокодисперсный катализатор из частиц Ni на всей поверхности, с очень низкой дисперсией по размерам и имеющий высокую поверхностную плотность частиц, доходящую до значений 2x10 см . Шероховатость пленки катализатора по результатам эксперимента составляет порядка 3% от толщины слоя, что представлено на рисунке 2.5. Это соответствует 5 нм на 200 нм, нанесенного магнетронным напылением, слоя катализатора.

Кристалличность подложки влияет на способность к зарождению и росту углеродного наноматериала. Различие в росте между монокристаллической и некристаллической подложкой проявляется в различии частиц, формирующихся на подложке. Например, для роста однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ) необходимо, чтобы размер каталитических частиц был в пределах 1-5 нм. Следовательно, подложка, на которой возможен рост ОУНТ и многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ), должна иметь широкое распределение частиц по размерам. Опыт показывает, что на кремниевой подложке формируются частицы диаметром от 5 до 150 нм, и, следовательно, возможен рост как ОУНТ, так и МУНТ. Однако для роста пленок графита шероховатость должна быть минимальна.

Пористость подложки критически влияет на рост графита. На пористых структурах не происходит формирования наноразмерных слоев графита.

Полученные результаты показывают, что необходимо дальнейшее изучение механизма, действующего на границе раздела подложка-катализатор, и его влияния на рост углеродного наноматериала. Известно, что наибольшей каталитической активностью в процессах пиролиза при получении УНТ обладают Fe, Со и Ni. Считается, что каталитическая активность обусловлена природой взаимодействия углерода с вышеперечисленными металлами. Такие катализаторы позволяют в известных пределах регулировать диаметр и чистоту получаемого углеродного наноматериала.

Особенности внедрения углерода в ячейки никеля и железа. Согласно литературным данным хорошо известно, что атомы углерода располагаются в октапорах в структурах ОЦК-железа и ГЦК-никеля [79]. В этой связи внедренные атомы рассматривались в этих позициях во всех рассмотренных структурах, как представлено на рисунке 2.6. В расчетах учитывалась спиновая поляризация, и для всех структур были получены средние магнитные моменты в расчете на один атом: 2.18 [хв для железа, 0.62 [хв для никеля. Для моделирования кристаллических структур использовались суперячейки размерностью 2x2x2, состоящие из 16 атомов в случае ОЦК-железа и 32 атомов в случае ГЦК-никеля.

Было установлено, что внедрение атома углерода в указанные октапоры во всех случаях приводило к деформации структуры локального окружения внедренного атома (атом углерода расталкивает ближайшие атомы металлов, смещая их из узлов кристаллической решетки). Кроме того, это приводило к существенному снижению значений локальных магнитных моментов металлических атомов в пределах первой координационной сферы. Так, в случае железа магнитный момент ближайших (в первой координационной сфере) к атому углерода атомов железа составил 1.75 цВ, в случае никеля магнитный момент составил 0.22 цВ. При внедрении атома углерода в середины ребер ячеек наблюдались тетрагональные искажения, связанные с неоднородным локальным окружением внедренного атома в направлении основных кристаллографических осей.

Чем больше положительное значение энергии растворимости, тем менее выгодно атому углерода растворяться в объеме металла и тем охотнее он будет стремиться его покинуть. Следовательно, тем более интенсивно углерод будет сегрегировать на поверхность частицы, и тем интенсивнее могут формироваться углеродные наноструктуры при создании необходимых условий для их роста. В этой связи можно ожидать, что на никеле рост наноструктур будет более интенсивным, чем на железе, а наибольший рост должен наблюдаться на сплавах с высоким содержанием никеля.

Было высказано предположение о том, что существует связь между энергией растворимости углерода в металле катализатора и количеством синтезируемого графита. Для получения наибольшего количества графита следует использовать металл, энергия растворимости углерода, в котором наибольшая при прочих равных условиях синтеза.

2.1.4. Расчеты концентрации углерода, необходимого для синтеза наноразмерной пленки

При адсорбции молекулы углеводорода на некоторых участках поверхности никелевого катализатора образуется мультиплетный комплекс, в котором происходит перераспределение связей и образование новых, более прочных. Учитывая сродство никеля к атомам водорода, последние отщепляются от исходной молекулы углеводорода. В результате этого происходит упрочнение связи никеля с углеродом за счет дополнительных валентностей углерода, освободившихся при дегидрировании. Последовательное дегидрирование адсорбированной молекулы углеводорода приводит к притягиванию н внедрению углеродных атомов в межкристаллическое пространство никеля. Многократное повторение этой стадии вызывает насыщение никеля углеродом. Вследствие этого на других участках поверхности никелевого катализатора образуются центры кристаллизации углеродного вещества, на которых происходит рост углеродного материала.

Изменение КРС спектра при воздействии УФ

Спектры КРС исходного (пунктиром) и обработанного УФ во влажной атмосфере в течение 3 часов (сплошным) графена. Сверху - для однослойного, снизу - для двухслойного. Спектр для однослойного графена после УФ обработки математически увеличен. На вставке фотография графена в оптический микроскоп хЮОО На спектрах можно отметить существенный сдвиг G-пика в красную область. G-пик для двуслойного графена до начала УФО составлял 1595 см" , что соответствует по проводящим свойствам собственному графену, находящемуся в атмосфере воздуха [106]. При окислении оба пика G и 2D сдвигаются в красную область. При этом данный сдвиг слабо зависит от толщины исходного графена, по сравнению с интенсивностью D-пика, определяющего дефектность и превалирующего для однослойного графена. Сдвиг G-пика составляет 19 см" и 15 см" , тогда как для 2Б-пика - 17 см" и 23 см" для двухслойного (рисунок 3.1) и мультислойного (рисунок 3.26) графена соответственно. Данный сдвиг линий может быть связан с различными низкотемпературными процессами и отличается от сдвига и уширения пика, вызванного окислением графита [107, 108]. Наиболее вероятным объяснением сдвига пика графена может быть дырочное легирование в присутствии ионов кислорода, которое ранее наблюдалось при окислении графена в кислороде при температурах 200-300С [101]. При этом также наблюдается слабый пик D для мультислойных структур, что свидетельствует о малом количестве атомов углерода в sp -гибридизации. По величинам сдвига на 15-19 см" G-пика и на 17-23 см" 2Б-пика можно предположить, что уровень легирования очень высок.

Вероятным механизмом легирования является переход электронов с графена на различные кислородные соединения, в том числе, получаемые при реакции с молекулами воды под действием УФ облучения, в частности на группы гидропероксида или эндопероксида [101, 109]. При этом в отличие от формирования синглетного кислорода при высоких температурах [ПО], который и взаимодействует с графеном, для образования функциональных групп на поверхности графена требуется только наличие УФ облучения. -// single-layer

Спектр КРС на рисунки 3.1 и 3.26 демонтирует заметное уменьшение и небольшое уширение 2Б-пика, а также увеличение ширины на полувысоте, что также свидетельствует об индуцированном озоном легировании графена под действием УФ [111, 112]. При этом легирование преимущественно/ типа [113].

В работе [100] было показано, что при УФО в атмосфере озона графен претерпевает фазовый переход из углеродного монослоя, переходя из нанокристаллической фазы, в фазу аморфного углерода. Отношение интенсивностей пиков D и G позволяет грубо оценить линейный размер L для нанокристаллитов. В случае аморфной фазы соотношение Тюинстра-Конига имеет следующий вид [114]:

Окисление графена под действием озона, интенсивно образующегося при УФ облучении в атмосфере, является одним из наиболее распространенных методов окисления графена. В данном случае молекулы кислорода ( поглощают УФ фотоны, которые обладают достаточной энергией для разрыва молекулярных связей в кислороде с образованием двух возможных состояний, атомарного (формула 22) и в виде озона (формула 23):

0 +02=03 (23)

При этом в зависимости от энергии возбуждающего излучения и, соответственно, превалировании концентрации того или иного компонента может преобладать механизм окисления с атомарным кислородом [115] или с озоном [116]. В первом случае атомарный кислород О" адсорбируется между атомами углерода в гексагональной решетке, формируя эпокси-группы (С-О-С). Энергия формирования такой связи 5,6 эВ. В случае использования ртутной лампы высокого давления доля фотонов с энергией, достаточной для образования таких связей, довольно низка, в спектре превалируют длины волн в диапазоне 240-320 нм (3,9-5,2 эВ). Данной энергии достаточно для того, чтобы инициировать физическую адсорбцию озона на поверхности графена и химическую реакцию с формированием эпокси-групп на дефектах в графене [116, 117]. Если на поверхности графена присутствуют дефекты (например, после длительного облучения под УФ), то возможно связывание атомарного кислорода с углеродом с образованием угарного газа в соответствии с реакцией, которая идет с формированием окисленных моновакансий.

Экспериментальное подтверждение фотовольтаического тока в структуре мультислойный графен / металл

За 30 минут воздействия УФ в сухой среде произошли следующие изменения: G и 2D пики сдвинулись на 2-5 см" в синюю область, у большинства образцов возросла интенсивность D-пика при незначительном падении G-пика и незначительном росте 2D, также наблюдается появление или возрастание D и D+D пиков, ответственных за дефекты (sp -гибридизация). Изменение у структуры 12 составило 2,5 и 7 см" для G и 2D пиков соответственно. Смещение в синюю область основных пиков, их возрастание и сужение на полувысоте может говорить об улучшении материала. В случае графена возможно травление (окисление) материала под действием УФ. Сильное смещение 2D пика в синюю область и его сужение на полувысоте говорит об уменьшении количества слоев графена. Окисление может происходить вплоть до полного удаления материала, причём графен может совершать фазовый переход от нанокристаллической до аморфной фазы [128] в течение УФО. Также сдвиги могут быть связаны с легированием: сдвиг в синюю область - n-тип, в красную - р-тип [129]. В данном случае говорить о легировании п-типом не приходиться, так как на проходных характеристиках ничего характерного не наблюдается, тем более акцент смещается в область р-типа.

Следующим шагом было окисление структуры в течение 30 минут во влажной атмосфере. Влажная атмосфера в промежутке между лампой и образцом создавалась с помощью подогретой воды в чашки Петри, расположенной рядом с охлаждающим столиком, на котором лежал образец, и небольшого куллера, направляющего водяной пар в направлении структуры.

В итоге после проведения УФО в течение 30 минут окисления проводимость структур упала более значительно, вплоть до порядка величины для отдельных структур. У 11 было 8,6 кОм, стало 90 кОм (рисунок 3.23).

Проходные характеристики показали неожиданный характер (рисунок 3.24). Большинство структур за эти 30 минут было легировано n-типом, то есть проходные ВАХ показали амбиполярный тип проводимости, р-тип в них связан с проводимостью самого графена, в то же время п-тип - с легированием за счёт вжигания/функционализации (ковалентной и нековалентной) в графен различных органических групп, в том числе эпокси, карбоксильных и карбонильных, а также " ОН-групп[130].

Для структуры 12 наблюдалось полностью амбиполярное управление, то есть положительное и отрицательное напряжение приводило к изменению тока на одну и ту же величину. Изменяя направление съёма проходных характеристик, можно изменять положение пересечения характеристик вдоль оси абсцисс. Причём многократное приложение начального потенциала одного знака может приводить к падению одного из типов проводимости. Затем проводимость можно вернуть, начиная снимать характеристику с противоположного знака.

Судя по КРС спектрам, количество дефектов возрастает довольно сильно. Выделить разницу между структурами с частицами и без частиц довольно сложно. Можно отметить, что меньше всего изменений происходит со структурой г2. Структуры гЗ-г5, 15 показали одинаковый характер. Следует отметить довольно большое увеличение интенсивности 2D пика и его сужение на полувысоте, что вместе со сдвигом в синюю область говорит об уменьшении количества слоев. Можно отметить конкурирующие процессы по В АХ и КРС: легирование и травление.

Выдерживание структуры в парах воды во время облучения УФ показало возможность существенного легирования графена. Вероятнее всего легирование вызвано оставшейся органикой из высохшей капли, так как структуры гЗ -г5 и 15 не показали амбиполярного управления. Направление гистерезиса проходных ВАХ говорит об электромиграции ионов и забросе носителей, причём времена хранения достигают довольно больших значений ( 2 дней). По сути, органическая примесь из высохшей капли (в дистилляте могут оставаться смолы) движется под действием поля, вызывая улучшение проводимости то одного, то другого знака.

Данное явление нельзя связать с легированием оксида кремния или затеканием воды под графен, так как после очистки управление n-типа исчезло. Убрать адсорбат из-под графена - довольно сложная задача. Вероятнее всего, он там есть, причём структуры были получены переносом листов графена на оксид кремния в воде, но контактная микроскопия не способна выдавить воду из-под чешуйки

Далее были проведены эксперименты УФО в среде, насыщенной кислородом, для удаления остатков органики из капли. Окисление производилось в кварцевой трубе с одним входом. Образец был помещён вовнутрь, также внутрь подавалась смесь кислорода с азотом в соотношении 80/20 соответственно. Лампа находилась на расстоянии 1-2 см от поверхности кварцевой трубки, диаметр самой трубки составлял 1,5 см. Окисление было произведено также в течение 30 мин, после чего образец был вынут из реактора, остужен и затем были сняты ВАХ и КРС спектры.

После данного окисления сопротивление структур упала довольно существенно, вплоть до единиц МОм. Структура, которую очистили в контакте от грязи, показала сильное падение проводимости, то есть имело место быть очень сильное травление. ВАХи приобрели диодный характер, то есть у нас стал образовываться контакт Шоттки из-за разницы в работах выхода графена (с уменьшением его слоев и приобретением п/п свойств) и золота. Данный факт довольно серьёзно влияет на характеристики транзистора, ухудшая их, но одиночный графен скорее всего и должен иметь подобную ВАХ (рисунок 3.29). Также на ВАХ появился выраженный гистерезис. Он характерен для большинства структур.