銅基CVD石墨烯的熱輸運性質(zhì)的研究.pdf

1、隨著電子器件微型化進程的不斷加快，主流計算機芯片的制程已經(jīng)步入納米級，由此帶來的功耗增加和散熱問題，已經(jīng)成為芯片制造上無法回避的難題。為了解決芯片集成度越來越高，而散熱空間卻嚴重不足的窘境，芯片制造商不僅要進一步優(yōu)化制造工藝，也對具有良好導熱性能的納米材料有著迫切的需求。而石墨烯作為一種真正意義上的二維材料，同時具備優(yōu)異的電學性能和超高的熱導率，使得人們對其作為一層高導熱材料應用到微納米電子器件中充滿了期待。但是，在實際應用過程中，石墨

2、烯的熱導率不可避免地受到諸如應力、缺陷、褶皺、雜質(zhì)原子、層間作用力以及與襯底耦合等因素的影響。其中，層間作用力對雙層及多層石墨烯熱輸運性質(zhì)的影響還存在一些爭議，而且有關堆疊方式對雙層石墨烯的熱導率的改變至今還停留在理論分析的層面。因此，本論文圍繞不同堆疊方式下雙層石墨烯的熱導率的變化展開研究，結合銅基化學氣相沉積(CVD)法、Raman光譜技術、非接觸光學法等測試技術，著重從單晶石墨烯的生長、雙層石墨烯的生長機理，以及不同堆疊方式下雙層

3、石墨烯熱導率的測量等方面開展了一系列研究，主要取得如下研究成果:
　　單晶石墨烯的制備方面，分別利用銅基CVD法和“種子法”，在Cu襯底表面生長出了毫米級和多層取向可控的單晶石墨烯，為以后研究CVD石墨烯多晶結構對熱導率的影響提供了實驗基礎。
　　雙層石墨烯的生長機理方面，利用同位素追蹤法，結合Raman光譜技術、飛秒二次離子質(zhì)譜儀等表征手段，對不同生長條件下雙層石墨烯的生長過程進行了研究，并基于石墨烯在Cu襯底上生長的表面

4、自限制生長機理，提出了兩種細分的生長模型，即微腔CVD和擴散式生長機制，為我們以后進一步實現(xiàn)可控晶疇大小和層厚的石墨烯生長，打下了堅實的基礎。
　　石墨烯熱輸運性質(zhì)方面，選用基于無損性Raman光譜技術且具有樣品易于制備、污染性較小和數(shù)據(jù)分析簡便等優(yōu)點的非接觸光學法，結合銅基CVD生長技術，對AB堆疊和亂層堆疊的雙層石墨烯的熱導率進行了測量，得到了一系列隨溫度變化的熱導率數(shù)值;拋開非接觸光學法對測量結果產(chǎn)生的誤差，可以看出不同堆疊