从富勒烯到石墨烯

冰蚁

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石墨烯的特殊性能不光要单层，最好还得是单晶。晶圆尺寸单晶单层石墨烯批量生产是可以的，三星发过文章介绍了生产细节。但是石墨烯有两个问题。第一，即使批量生产，还是太贵了。按三星介绍的工艺，用在柔性材料里，肯定干不过特种塑料。第二，单层石墨有一个大问题，直接铺在硅上面会损失电特性和良率，比如非常重要的electron mobility就完蛋了，所以无法和现有芯片制造技术有效融合。IBM 用了种变通办法把石墨烯做进了 analog chip里，做出了 GFET。实验是成功了，但是还是不会有人用的。因为更改工艺流程和石墨烯的成本不值得。IBM 目前还没有把石墨烯成功应用于 digital chip。未来5nm 节点，nano wire 会是主要方向，就没石墨烯什么事情了。目前看，电池大概是石墨烯最大的应用了。

冰蚁

dasa 发表于 2015-12-22 10:16
恕我无知，单晶和石墨烯有什么关系，更别说晶圆尺寸了。我是彻底糊涂了。难道要把石墨烯张成晶体？那不就 ...

9 A# v0 \6 U# p: G三星的技术就是要脱离衬底的。不然有什么意义。
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, o) Z* N: T. k$ h/ D5 K% d晶体的意思就是有晶格结构。wafer scale 单晶单层就是整个晶圆上的石墨是单层的，且是只有一个晶格方向结构。大尺寸生产上很容易出现多晶结构。你去查查文献就知道了。别说石墨了，光硅在芯片里就有三种形式，amorphous-Si, poly-Si, single crystal-Si.

冰蚁

dasa 发表于 2015-12-22 10:57
讲个故事给你听。
& A( X: p/ |% M. ]7 G/ m- g9 r某日，实验室滴定管坏了，助理到外面去买。
回来后，助理对我说，人家老板说了，滴定管 ...

化学博士不去查文献，不紧跟业界动态，这个博士读得也没什么意思了吧。嘿嘿。

冰蚁

dasa 发表于 2015-12-22 11:19
/ G: t, I* a- l6 `; A不说了。再说就骂人了。
保持良好状态交流，呵呵

呵呵，讨论事情比较好。少说故事。

冰蚁

awer 发表于 2016-1-11 21:28
2 B" n" d& H3 n9 ]& \$ i石墨烯单晶单层 （晶圆尺寸的）批量了之后成本不高吧

讲成本，干不过塑料吧。所以石墨烯在这方面的用途有些尴尬。

冰蚁

dasa 发表于 2016-1-12 02:25
; p+ E: o2 S8 O# B7 j; y3 b0 l5 V) }批量生产和理论上可行事完全不同的2个概念。
  ^$ w6 M) J5 k% b4 K" I9 Z4 U' o稍微想一下就知道，将单原子层大宏观面积尺寸的薄膜进行转移 ...

! b% Y$ U3 N& [' D有好处有前途，即使开始问题多多也会逐步解决。石墨烯和硅无法有效结合的事实，导致这种晶圆尺寸的研发毫无意义。三星搞出一个prototype后也就不干了。ibm 当初也是一堆人研究石墨烯，最后很多人都转方向了。

冰蚁

awer 发表于 2016-1-14 00:42
; |# B% j  v0 O, c% ?1 还是看不懂你的逻辑，我梳理一下你看一下是否清楚

7 M3 h- X9 _: K. v$ O/ H4 ? 石墨烯作为商业化产品，包含几个前提条件， a 石墨 ...

* y( }, C/ [3 E4 H+ M: l% y
. o4 }1 e: |4 n电子产品这个东西有时候技术成熟也没用。比如半导体里的硅芯片两大技术方向，一个是 bulk Si，一个是 SOI。SOI的技术不可谓不成熟，而且比起 bulk Si 也有技术优势，但是一直就没有占领 digital chip 的主流。以前的原因主要就是价格因素。SOI wafer 比 bulk Si wafer 贵。现在发展到 FINFET 时代，价格上其实已经没有影响了，甚至SOI wafer更便宜了--- mask level 还少（更省钱），但是由于主流厂家的芯片 IP 都是建立在 bulk Si 技术上的，从Bulk 转到 SOI 会让芯片公司花上一大笔钱，大家都不愿意干。结果 SOI 技术在 digital chip 方面只能被排除在主流之外。但是呢，SOI 在 RF chip 里站住了脚。
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我看 graphene FET 现在也有点这个意思，且不说 graphene 本身的一些问题。单说现在搞的 GFET的 gate 都是在 graphene 下面的 （避免了 graphene 和硅的接触）。而传统硅设计， gate 都是在上面的。这个如果应用了，芯片电路怎么改也得费思量，这里面的 IP 绝对会是个大问题。

冰蚁

awer 发表于 2016-1-15 06:47
* K5 y2 W; O, R" {$ H; r. q多谢冰蚁解惑，对石墨烯在半导体上的应用知之甚少，半导体行业发展这么久，那么多成熟的工艺，石墨烯器件 ...

最最大的优点就是薄啊。在FET里, channel 只有一层，或者两层原子。gate 能对 channel 有非常好的控制，削弱一些FET尺寸缩小后带来的FET电性能下降的效应。
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3 o4 g, @$ |; D0 l9 o: c  R6 j其次是电子迁移率。不过这个高迁移率是在带宽为0时候才有。如果人为调出个带宽来，迁移率还是要降的。是个有点 tricky 的优势。