采用水基原子层沉积工艺在石墨烯上沉积Al2O3介质薄膜研究

摘要： 采用水基原子层沉积(H2O-based ALD)方法在石墨烯上直接生长Al2O3介质薄膜, 研究了Al2O3成核机理. 原子力显微镜(AFM)对Al2O3薄膜微观形态分析表明, 沉积温度决定着Al2O3在石墨烯表面的成核生长情况, 物理吸附在石墨烯表面的水分子是Al2O3成核的关键, 物理吸附水分子的均匀性直接影响Al2O3薄膜的均匀性. 在适当的温度窗口(100~130℃), Al2O3可以均匀沉积在石墨烯上, AFM测得Al2O3薄膜表面均方根粗糙度(RMS)为0.26 nm, X射线光电子能谱(XPS)表面分析与元素深度剖析表明, 120℃下在石墨烯表面沉积的Al2O3薄膜中O和Al元素的含量比约为1.5. 拉曼光谱分析表明, 采用H2O-based ALD工艺沉积栅介质薄膜不会降低石墨烯晶体质量.