محققان کره‌ای موفق به رشد گرافن چندلایه‌ای به قطر ۴ اینچ با کیفیت بالا روی زیرلایه سیلیکون شدند. این یافته محققان گامی مهم در مسیر استفاده از گرافن در میکروالکترونیک تجاری است.
روشی برای تولید گرافن با ابعاد ۴ اینچ
در دهه گذشته، گرافن موضوع اصلی تحقیقات در سراسر جهان بوده است. این ماده کاربردهای متعددی در ادوات الکترونیک، حسگرها و ادوات زیست الکترونیکی دارد. همچنین می‌توان از گرافن برای ساخت الکترود استفاده کرد. مشکل اصلی در مسیر تجاری‌سازی گرافن، عدم انطباق این ماده با میکروالکترونیک سیلیکونی است.
اخیرا پژوهشگران کره‌ای از دانشگاه کره روشی ساده و قابل انطباق با میکروالکترونیک برای رشد گرافن ارائه کردند و در نهایت محصولی در ابعاد ویفر، ۴ اینچ، ارائه کردند. این محصول چند لایه‌ای بوده، کیفیت بالایی داشته و روی زیرلایه سیلیکونی تشکیل می‌شود.
محققان برای تولید گرافن در این روش از کاشت یونی استفاده کردند که در ان از یون‌های شتاب‌یافته تحت میدان الکتریکی استفاده کردند. یون‌های برخورد کننده با سطح می‌توانند خواص فیزیکی، شیمیایی و الکتریکی سطح را تغییر دهند.
نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای در نشریه Applied Physics Letters منتشر شده است.
جیون کیم رهبر این تیم تحقیقاتی می‌گوید: « برای استفاده از گرافن در میکروالکترونیک، باید ورق‌های گرافنی بزرگ و عاری از چروک ایجاد کرد. این گرافن‌ها نباید پارگی داشته باشند و همچنین ذرات آلاینده روی آن نباشد. با روش‌های فعلی نمی‌توان محصولی با این ویژگی‌ها تولید کرد و نیاز به دمای بسیار بالا است. در این پروژه ما از روش کاشت یونی کربن استفاده کردیم و به صورت مستقیم گرافن را تولید کردیم.»
کیم می‌افزاید: « در میکروالکترونیک سیلیکونی، گرافن می‌تواند به عنوان اتصال دهنده استفاده شود. استفاده از دمای بالا موجب بروز مشکلاتی در محصول نهایی می‌شود.»
معمولا از CVD برای تولید گرافن استفاده می‌شود اما دمای بالا در این روش مشکلاتی ایجاد می‌کند. همچنین انتقال گرافن از زیرلایه به محل مورد نظر موجب پارگی گرافن می‌شود. به همین دلیل محققان از روشی بی‌نیاز از انتقال استفاده کردند به طوری که گرافن به صورت مستقیم روی سطح مورد نظر ایجاد می شود.
در این روش، یون‌های کربن شتاب‌داده می‌شوند تا روی زیرلایه مورد نظر، نیکل، سیلیکون یا دی‌اکسید سیلیکون قرار گیرند. این فرآیند در دمای ۵۰۰ درجه سانتیگراد انجام می شود.
