石墨烯/碳化硅复合材料的制备: 气体不可忽视的作用

王文虎1,2, 马溪平2, 宋雨晴2, 刘忠范2,3（1.中国石油大学理学院；2.北京石墨烯研究院；3.北京大学化学与分子工程学院）

摘要：随着半导体工业逐渐接近摩尔指数路线图的终点, 对于新材料探索的必要性使得我们把目光聚焦在不同类型的非传统材料上. 石墨烯拥有无与伦比的物理化学性质, 在传统碳化硅(silicon carbide, SiC)材料表面沉积连续态石墨烯薄膜, 可以赋予其全新的热、力、电等功能. 石墨烯与碳化硅的集成促进了一类新型材料的诞生, 极大拓宽了该类材料在电子器件、航空航天等诸多领域的应用. 石墨烯/碳化硅复合材料的制备一直备受关注, 然而在碳化硅衬底上直接制备高质量、均匀、层数可控的石墨烯仍是需要攻克的难题. 本文聚焦于石墨烯/碳化硅复合材料制备过程中的气相组分, 综述了石墨烯在碳化硅衬底表面生长的前-中-后阶段气体发挥的不同作用, 包括碳化硅衬底刻蚀、改性, 助力石墨烯生长, 石墨烯解耦几个方面, 涵盖了石墨烯/碳化硅复合材料制备过程中的各个关键步骤, 为石墨烯/碳化硅复合材料一体化制备工艺研发提供了全新思路. 本文进一步总结了气体对石墨烯/碳化硅复合材料制备的意义, 展望了其所面临的挑战和未来的发展方向.

关键词：石墨烯, 碳化硅, 化学气相沉积, 复合材料, 气相组分