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

张有为^1,2，万里¹，程新红²，王中健²，夏超²，曹铎²，贾婷婷²，俞跃辉²

1. 温州大学物理与电子信息工程学院2. 中国科学院上海微系统与信息技术研究所,信息功能材料国家重点实验室

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.

关键词：石墨烯;原子层沉积;Al2O3薄膜;