暗場顯微鏡系統即時監控在快速熱處理系統成長之單晶石墨烯

石墨烯(Graphene)是目前最具有潛力的材料，使用化學氣相沉積法(CVD)成長的石墨烯，在未來透明電極的應用上具有較佳的優勢，但是使用多晶銅箔所製備之石墨烯會因為其晶格不匹配，造成晶粒間會有不同的旋轉角，使其在接合時造成缺陷所帶來的散射問題，影響其導電性，以及傳統的高溫爐因為升溫太慢會使得銅箔表面蒸發許多銅蒸氣，造成表面粗糙度上升，使石墨烯品質降低，此外石墨烯的成長都是成長完之後才使用原子力顯微鏡(AFM)、掃描式電子顯微鏡(SEM)、穿透式電子顯微鏡(TEM)等方式來觀察石墨烯晶粒，無法即時觀測石墨烯成長，對於各種製程氣體的影響均為理論推論。因此本計畫提出使用濺鍍系統鍍製類單晶銅(111)薄膜於藍寶石基板上，並以快速熱處理(RTP)系統將類單晶銅(111)薄膜轉向成為單晶銅(111)薄膜，用以成長大面積的單晶石墨烯薄膜，並在成長過程中即時以暗場顯微鏡系統觀測石墨烯晶粒的成長，藉此可即時調整製程參數，最後成長高遷移率單晶石墨烯薄膜，其遷移率大於2000 cm2/Vs，在550 nm 穿透率大於95%，單層片電阻小於300 Ω/□。