新加坡国立大学专利技术说明：用于纳米级电子器件的非破坏性石墨烯掺杂物

石墨烯被称为 “超级材料 “是有道理的。它只有一个原子的厚度，是当今已知最强的材料之一。虽然被誉为纳米级电子技术应用的变革性材料，但由于缺乏有效的石墨烯掺杂方法等各种挑战，它在其他方面的应用潜力还没有得到充分实现。

掺杂石墨烯的传统方法包括用高能离子（掺杂物）撞击石墨烯材料，然后进行热退火。这破坏了石墨烯晶格并产生了大量的缺陷，导致降低设备性能。因此，市场需要一种有效的、非破坏性的石墨烯掺杂方法，以便基于石墨烯的纳米级电子产品能够成为商业现实。

新加坡国立大学发明了一种有效掺杂石墨烯的新方法，用于晶圆级生产基于石墨烯的电子器件。它描述了石墨烯的有效表面转移空穴掺杂，具体例子是使用热蒸发的MoO3薄膜对SiC晶圆上的外延石墨烯（EG）进行表面转移空穴掺杂，这是一种化学和空气稳定的掺杂剂。通过在上面沉积MoO3薄膜，已经成功证明了在4H-SiC（0001）上热生长的EG的有效表面转移p型掺杂。

EG和金属氧化物（如MoO3）之间较大的功函数差，有利于电子从EG转移到金属氧化物薄膜上。这导致了空穴在EG层的积累，其超高的空穴密度约为1.0 ×1013cm-2。其结果是在SiC衬底上的石墨烯上形成了一个掺杂的表面涂层，这有可能提高器件的导电性。

这种方法能够控制石墨烯中电荷载流子的类型和浓度，用于晶圆级生产基于石墨烯的纳米电子器件，如p-n结二极管整流器、场效应晶体管和近中红外区域的光电探测器。

应用&优势

1. 主要潜力在纳米级电子设备市场，如二极管整流器、场效应晶体管和近中红外区域的光电检测器
2. 有效的、非破坏性的石墨烯掺杂方法
3. 掺杂剂在恶劣环境中具有良好的化学稳定性，这为使用标准光刻工艺制造基于石墨烯的纳米电子器件提供了新的可能性
4. 掺杂方法可以很容易地适应和应用于其他石墨烯制造方法或石墨烯的衍生物（化学气相沉积（CVD）、微机械裂解、从石墨烯氧化物或石墨烯氧化物还原石墨烯薄膜）。