团簇负离子注入制备单层及多层graphene

发展团簇负离子注入技术，用串列加速器的铯溅射负离子源产生C1-C60团簇负离子束，利用合轴装置实现离子束扫描，在高阻单晶硅和SiO2/Si表面形成graphene薄膜。用Raman光谱、原子力显微镜、高分辨透射电镜等方法测定薄层的结构、形貌和缺陷特性，用Hall效应测定薄膜的电阻率和载流子迁移率。改变团簇离子能量、注入剂量、衬底温度等参数，系统研究制备工艺对Graphene薄层的结构和和电学特性的影响，获得优化的制备工艺条件。通过精确控制团簇离子剂量，制备1-3个原子层的graphene，用离子-固体相互作用理论、晶体生长理论等探讨Graphene形成的物理机制，为团簇离子束制备Graphene薄层和器件提供科学依据。

本项目发展了团簇离子束制备二维超薄材料的技术，用串列加速器的铯溅射负离子源进行改造，建立了团簇离子注入系统，在离子光路上设置XY静电扫描器，把法拉第筒改造成注入样品台，达到团簇离子束扫描注入的基本要求。用铯溅射离子源产生了C1-C10团簇负离子束，Ni/SiO2/Si 衬底上进行离子注入实验，对离子注入及后续热处理工艺进行了探索。用Raman 光谱、原子力显微镜、高分辨透射电镜等方法对薄层的结构、形貌和缺陷特性进行了系统的测试表征。改变团簇离子能量、注入剂量、退火温度等参数，获得了优化的制备工艺条件。通过精确控制团簇离子剂量，制备了1-3 个原子层的graphene。用团簇-固体相互作用的非线性辐照损伤理论和晶体生长理论对graphene的形成机制进行了物理解释。本项目发表论文7篇，申请专利2件。