石墨烯大幅降低藍光LED成本 IBM已投30億美元

　　世界上幾乎所有的半導體技術(shù)研究機構都在嘗試制造單層石墨烯(graphene)，并將其視為優(yōu)于硅的新一代IC材料;不過(guò)現在IBM的研究人員卻發(fā)現石墨烯材料的另一種優(yōu)勢能大幅降低采用氮化鎵(GaN)制造的藍光LED成本。

　　“我們在利用碳化硅晶圓片所形成的晶圓尺寸石墨烯上，長(cháng)出了單晶GaN薄膜;”自稱(chēng)“發(fā)明大師”的IBMT.J.Watson研究中心成員JeehwanKim表示：“然后整片GaN薄膜被轉移到硅基板上，石墨烯則仍留在SiC晶圓片上重復使用，再繼續長(cháng)出GaN薄膜、轉移薄膜的程序。”

　　他指出，比起采用昂貴的SiC或藍寶石晶圓片、且只能單次使用以長(cháng)出GaN薄膜的傳統方式，這種新方法的成本效益要高出許多，而且他們發(fā)現以新方法在石墨烯上長(cháng)出的薄膜質(zhì)量，高于采用其他基板長(cháng)出的薄膜(缺陷密度較低)。

　　要長(cháng)出晶圓尺寸的單層石墨烯薄膜非常具挑戰性，為了利用石墨烯制造IC半導體組件，專(zhuān)家們在過(guò)去嘗試了許多不同的方法，可惜只有部分取得成功;目前發(fā)現采用SiC晶圓片、然后將硅汽化，是最可靠的方法之一。

　　而IBM的Kim證實(shí)，將SiC晶圓片的硅汽化之后，所留下的石墨烯薄膜能穩妥地轉移至硅基板上;此外他們也證實(shí)，這種方式產(chǎn)出的石墨烯質(zhì)量，優(yōu)于直接在要運用石墨烯的晶圓片上所生長(cháng)的石墨烯品質(zhì)。

　　至于在石墨烯上長(cháng)出其他薄膜，又為該種材料開(kāi)辟了一種新應用途徑;Kim將他開(kāi)發(fā)的技術(shù)稱(chēng)為“在磊晶石墨烯上生長(cháng)高質(zhì)量單晶GaN薄膜的直接凡德瓦磊晶法(directvanderWaalsepitaxy)”。他聲稱(chēng)，以這種方式生長(cháng)的GaN薄膜或是其他薄膜，可隨意移植到任何一種基板上，支持例如等組件的制造。

　　由于Kim的實(shí)驗室以上述方法制作的用GaN薄膜，是成功重復利用SiC晶圓片上的石墨烯長(cháng)成，他們認為這是可利用石墨烯大幅降低半導體組件制造成本的全新方式：“我們首度證實(shí)能在石墨烯上生長(cháng)晶圓尺寸的單晶薄膜，而且石墨烯還能重復利用;此外我們的研發(fā)成果也為在石墨烯上生長(cháng)高質(zhì)量單晶半導體元件提供了一個(gè)通用準則。”

　　將SiC晶圓片的硅汽化之后，能剝離出單層石墨烯，并將之轉移到任何一種基板上，例如結晶硅。因為在將生長(cháng)于其上的薄膜剝離后，完整的石墨烯層并沒(méi)有被破壞，Kim也嘗試在該完美結晶石墨烯基板上生長(cháng)其他種類(lèi)的半導體組件，然后再將之轉移到其他地方，例如軟性基板;他表示，這種技術(shù)有機會(huì )催生高頻晶體管、光探測器、生物傳感器以及其他“后硅時(shí)代”組件，IBM已經(jīng)為此在接下來(lái)五年投資30億美元。