等離子清洗機制造商正在將石墨烯應(yīng)用于集成電路。
毫不夸張地說，石墨烯是21世紀的明星材料。 2004年，二維石墨烯的發(fā)現(xiàn)震驚了整個物理學界，顛覆了“熱力學漲落不允許二維晶體在有限溫度下自由存在”的認知。它的發(fā)現(xiàn)者，曼徹斯特大學物理與天文學的海姆和諾沃肖洛夫也被提名為 2008 年諾貝爾物理學獎，并獲得了 2010 年諾貝爾物理學獎。與硅相比，石墨烯在集成電路中具有獨特的優(yōu)勢。
基于硅的微型計算機處理器在室溫下每秒只能執(zhí)行一定數(shù)量的操作，但電子通過石墨烯時電阻很小，產(chǎn)生的熱量也很少。此外，石墨烯本身是一種極好的熱導體，散熱非?？臁Ｓ捎谄鋬?yōu)異的性能，石墨烯可用于制造電子產(chǎn)品，顯著提高其運行速度。速度只是石墨烯的好處之一。硅不能分成小于 10 nm 的小塊。否則，您將失去有吸引力的電子特性。與硅相比，石墨烯的基本物理特性在分裂時不會發(fā)生變化，電子特性會變得異常。因此，即使硅不能進一步劃分，比硅更小的石墨烯仍能繼續(xù)保持摩爾定律，極有可能取代硅，促進微電子技術(shù)的發(fā)展。因此，石墨烯獨特的物理化學性質(zhì)也引起了物理、化學和材料領(lǐng)域的科學家們的極大興趣。

真空等離子清洗機的制造商正在引入氧和氫等離子體來蝕刻石墨烯。
氧等離子體和氫等離子體都可用于蝕刻石墨烯。兩種石墨烯氣體等離子刻蝕的基本原理是通過化學反應(yīng)沿石墨烯的晶面進行刻蝕。不同的是，氧等離子體攻擊碳碳鍵后形成一氧化碳、二氧化碳等揮發(fā)性氣體，而氫等離子體則形成甲烷氣體并與之形成碳氫鍵。 2010年，中國科學院物理研究所張光宇發(fā)表了以氫氣為主要氣體蝕刻單層和雙層石墨烯的文章。論文指出，射頻頻率的功率是一個重要參數(shù)，如果太大，很容易在石墨烯上刻蝕出深槽，形成大量缺陷。更強的等離子蝕刻導致更寬的溝槽和更深的孔。
如果氫等離子體功率過高或過長，石墨烯表面的斷裂鍵會進一步受到攻擊并繼續(xù)變寬，形成深峽谷，同時攻擊其他部分，石墨烯是深六邊形，形成氣孔。在任何一種情況下，在某些處理過程中都應(yīng)避免出現(xiàn)某些情況。除了精確控制射頻功率和蝕刻時間等條件外，還必須注意保護蝕刻過程中不需要蝕刻的區(qū)域。這是一個更困難的問題，因為石墨烯具有高反應(yīng)性并且非常容易受到損壞。幸運的是，許多等離子蝕刻設(shè)備制造商已經(jīng)意識到在蝕刻過程中需要保護未蝕刻區(qū)域或特定功能層。許多制造商正在推出或試圖推出此類型號，以適應(yīng) 14 納米以下的蝕刻節(jié)點。
與目前主流的蝕刻工藝一樣，蝕刻溫度也是一個重要參數(shù)。有趣的是，石墨的蝕刻速率并不隨溫度線性變化，而是在450°左右有一個峰值。更有趣的是不同厚度石墨烯的不同刻蝕率，以及不同溫度下單層或雙層石墨烯的不同刻蝕率?？梢钥闯?，單層的石墨烯蝕刻速率遠快于雙層的石墨烯蝕刻速率。這意味著層數(shù)的減少意味著暴露面積的增加，這意味著更多的碳-碳鍵被暴露出來，而兩層或多層石墨烯烴總是重疊的，上層中的碳-碳鍵斷裂后暴露的下層可能不會具有相同的晶體取向，使得蝕刻困難并導致蝕刻速率顯著不同。
經(jīng)過多次嘗試和工藝優(yōu)化，已經(jīng)實現(xiàn)了8nm、12nm和22nm等各種寬度的石墨烯納米級線材，并將其整合到器件中。電氣特性不好，但電流開關(guān)比只有102，即閾值電壓。飽和電流都不能滿足芯片級的要求，但是上面提到的處理方法和刻蝕研究的細節(jié)還是值得考慮的。具體而言，氧等離子體用于刻蝕形成120nm石墨烯線，然后氫等離子體用于刻蝕以形成更細的線。一方面，石墨烯對氧氣的刻蝕可以在常溫下進行，成本很低，速度相當高，精度從幾納米到幾十納米，刻蝕率不高。一定是太快了。這將使氫等離子體得到更廣泛的應(yīng)用。
以上是金徠真空等離子清洗機廠家對氧氫等離子刻蝕石墨烯的介紹。