ساخت و بررسی رفتار الکتریکی گرافن تک‌لایۀ فلوئوردارشده و اتصال آن با گرافن تک‌لایۀ رسانا

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

2 دانشکده فیزیک دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

3 دانشکده فیزیک دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

doi
10.47176/ijpr.24.4.61919
چکیده

گرافن، به خاطر داشتن خواص فوق‌العاده در رسانندگی الکتریکی، رسانندگی گرمایی، چگالی حامل­‌های بار بالا، تحرک بار بالا و خواص اپتیکی و شیمیایی خوب به ماده‌ای منحصر به فرد جهت استفاده در گسترۀ وسیعی از کاربردها تبدیل شده است. در اینجا، اتصالات الکتریکی کروم با فوتولیتوگرافی بر بستر مورد نظر تولید و گرافن تک­لایه بر روی آن انتقال یافت. نمونه­‌ها در دو زمان s 15 و s30 و در توان‌­هایW 20 تا W 50، توسط پلاسمای گاز SF6 عامل‌دار شدند. تحلیل‌های میکروسکوپ اپتیکی، الکترونی و نیروی اتمی و نیز طیف­‌سنجی رامان و پراش پرتو الکترونی جهت بررسی کیفیت، پیوستگی، ساختار و تعیین عناصر گرافن فلوئوردار شده استفاده شد. رفتار جریان-ولتاژ قبل و بعد از عامل‌دار شدن نمونه‌ها نشان داد که در یک زمان مشخص، توان پلاسما بین 20 تا W 50، عامل تاثیر‌گذار در تغییر جریان نیست ولی زمان پلاسما تعیین کننده است. s 15 پلاسمای گاز SF6 ، به خاطر الکترون­خواهی بالا، جریان عبوری از گرافن تک ­لایه را کاهش می‌­دهد و افزایش زمان پلاسما به s30، رسانایی گرافن را از بین می­‌برد و گرافن با ضخامت یک لایۀ اتمی را به مادۀ دوبعدی عایق تبدیل می­‌کند. طیف­سنجی رامان گرافن تک­ لایه بعد از فلوئوردار شدن، با افزایش زمان و توان پلاسما، حاکی از تضعیف شبکۀ بلوری گرافن و افزایش تعداد عیوب و نقص‌­های شبکه است و این موارد به صورت کمّی از طیف­‌های رامان استخراج و تحلیل شده است. در نهایت، فلوئور بین دولایه گرافن رسانا و نارسانا ساندویچ شده و جریان الکتریکی، بازیابی شده است. اعمال ولتاژ دروازه (گیت)، تأثیر ناچیزی بر تغییر جریان عبوری از گرافن نشان داده است.