神奇材料-石墨烯-資料下載頁
2025-01-08 09:58本頁面
【正文】 的影響，可像從上面鋪設(shè)地毯一樣形成石墨烯片 ”（ NTT 物性科學(xué)基礎(chǔ)研究所）。而其存在的課題是，需要非常高的處理溫度，石墨烯片的尺寸不易達(dá)到數(shù) μm 見方以上，而且很難轉(zhuǎn)印至其他基板，只能使用昂貴的 SiC 基板。 第 4 種制作工藝是三菱氣體化學(xué) 2022 年開發(fā)的氧化石墨烯法。這種方法首先使石墨粉氧化，然后放入溶液內(nèi)溶化，在基板上涂上薄薄的一層后再使其還原。目前，這種方法用于制作大面積透明導(dǎo)電膜以及采用涂布工藝制作的 TFT。盡管該工藝的溫度較低而且方法簡單，但由于采用折疊 多個(gè)數(shù)十 nm 見方斷片的構(gòu)造，而且不能完全還原，因此存在的課題是很難確保充分的導(dǎo)電性及透明性。 不斷改進(jìn)工藝 石墨烯的各種制造方法都存在需要解決的課題，而各種改進(jìn)技術(shù)也在開發(fā)之中（圖 8）。產(chǎn)綜研已開發(fā)出將 CVD 法的處理溫度由 1000℃ 大幅降至 300～ 400℃ 的技術(shù)。目前已試制出 A4 紙大小的觸摸面板（圖 4（ a））。據(jù)產(chǎn)綜研介紹，這種技術(shù)使 CVD 法本身也能采用卷對(duì)卷方式，只是在石墨烯薄片的均勻性方面存在一些小問題。 圖 8：不斷改進(jìn)制造工藝 由以往的制造工藝改進(jìn)而來的 4 種工藝。（ a）將 CVD 法以往存在的問題 ——高達(dá) 1000℃ 的工藝溫度降至 400℃ 以下，（ b）將工藝溫度降至 650℃ 。（ c）通過在硅基板上直接形成 SiC 薄膜，解決了 SiC 熱分解法存在的石墨烯轉(zhuǎn)印困難的問題。（ d）在沒有氧化還原等石墨烯品質(zhì)劣化因素的情況下，制備涂布工藝用石墨烯分散液的方法。（ b）照片由富士通提供， （ d）的放大照由 Incubation Alliance 提供。 富士通及產(chǎn)綜研還開發(fā)出了在基板上直接形成石墨烯，不需要轉(zhuǎn)印過程的 CVD 法。還通過使用鐵（ Fe）作為催化劑，將工藝溫度降低到了 650℃ 注 4） 。 注 4）因在制造過程中除去鐵，石墨烯會(huì)變成源極和漏極像橋梁一樣連接的狀態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)是，可避免與降低石墨烯特性的 SiO2 接觸。 SiC 熱分解法也在逐步去掉轉(zhuǎn)印過程。日本東北大學(xué)教授末光真希的研究小組開發(fā)出了首先在硅基板上形成 SiC 薄膜，然后采用 SiC 熱分解法在 Si 基板上形成石墨烯膜的技術(shù)。據(jù)該大學(xué)介紹， 目前已采用這種技術(shù)制作出了兩極性 CMOS 逆變器等。 氧化石墨烯開拓新領(lǐng)域 氧化石墨烯法在最初的目標(biāo)用途之一 ——ITO 的替代材料方面陷入了苦戰(zhàn)。原因是導(dǎo)電性無法提高。富士電機(jī)控股公司將太陽能電池透明導(dǎo)電膜的制作方法由氧化石墨烯法改成了 CVD 法。最近，不經(jīng)過氧化及還原等工藝直接制作石墨烯粉末的技術(shù)也已經(jīng)開發(fā)出來（圖 8（ d））。 最近，人們發(fā)現(xiàn)了充分利用氧化石墨烯法涂布工藝的幾種應(yīng)用領(lǐng)域。其中之一是有機(jī)薄膜太陽能電池。盡管由石墨烯粉末構(gòu)成的膜的電阻值較大，但如前所述也具有可利用紅外線的優(yōu)點(diǎn)。盡管轉(zhuǎn)換效 率一直未能提高，但 “在半導(dǎo)體和石墨烯膜之間設(shè)置電子輸送層的話，也許能顯示出與 ITO 相當(dāng)?shù)男阅?”（埼玉大學(xué)研究生院理工學(xué)研究專業(yè)副教授上野啟司）。 另一種用途是作為有機(jī)晶體管元件的電極使用。 “元件較小，而且采用電壓控制方式，因不需要通過大電流，即使電阻值較大也照樣能使用 ”（上野）。據(jù)介紹，與半導(dǎo)體層接觸時(shí)的接觸電阻值可能會(huì)比采用蒸鍍方式形成的 Au 還要低。 索尼也十分關(guān)注氧化石墨烯。該公司在 2022 年 9 月舉行的第 71 屆應(yīng)用物理學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)演講會(huì)上，介紹了在通道層中采用還原后的氧化石墨烯制作的 TFT 及 其工作性能等。據(jù)索尼介紹，載流子遷移率可達(dá)到 ～，這一數(shù)值與有機(jī)半導(dǎo)體相當(dāng)。（全文完，記者：野澤 哲生）
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