晶圆

报告了使用市售的金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统，以可批量生产、无污染和无转移的方式在蓝宝石晶圆上直接生长高质量单层石墨烯。利用这种方法，基于石墨烯电极的忆阻器被开发出来，并且在包含石墨烯电极的器件制造中使用的所有工艺都可以在晶圆规模上进行。

本综述首先提出了在绝缘基底上批量生产无转移石墨烯的现有挑战，包括制备时间长、样品量小、批次间均匀性差以及可扩展生产的设备不足。报告全面总结了解决这些问题的策略设计方面的最新进展。报告还进一步介绍了我们对生长路线和相关可扩展生产设备开发的见解，旨在促进无转移石墨烯的批量生产及其实际应用。

北京大学、北京石墨烯研究院刘忠范院士团队发现聚丙烯腈（PAN）可以作为聚合物介质来转移晶圆尺寸的石墨烯，并作为封装层来提供高性能石墨烯器件。因此，与器件制造兼容的PAN在后续应用中不需要去除。该研究实现了4英寸石墨烯到 SiO2 /Si 晶圆上的无裂纹转移，以及基于石墨烯的场效应晶体管 （FET）阵列的晶圆级制造，没有观察到明显的掺杂，实现均匀的高载流子迁移率 (~11,000 cm2V-1s-1) 和室温下的长期稳定性。

CMB的工作范围基本上是将最近建造的配送仓库变成一个洁净室设施，用于生产150mm晶圆，每个晶圆可容纳12,000个设备。石墨烯（一种六边形的单层碳原子，比普通人的头发细150,000多倍）已经用于加强混凝土和油漆，但现在开始好转，因为它之前被吹捧为半导体中硅的替代品。

本工作报道了单晶度约为95%的4英寸蓝宝石上Cu(111)晶圆的制造。在温度梯度退火下实现了具有多晶织构的铜的异常晶粒生长，消除了面内孪晶界并伴随面外晶界的迁移。单晶Cu(111)晶圆的出现使得石墨烯的生长能够提高结晶度（>97%）。生长的4英寸单晶石墨烯晶在约290 K下测量时表现出平均迁移率约7284 cm2 V-1 s-1以及偏差约5%的均匀薄层电阻，为高质量的受控合成铺平了道路。

作者的研究首次证明，与高质量的转印CVD或剥落石墨烯相比，直接生长具有良好均匀性和高产率的PECVD石墨烯用于高精度生物传感器芯片是可行的。

台积电表示，当制作不同宽度的互连原型并将其电阻与铜互连进行比较时，发现宽度为15nm或更小的石墨烯互连的电阻率低于铜互连的电阻率。石墨烯的接触电阻率也比铜低四个数量级。将金属离子嵌入石墨烯中可以改善互连的电性能，使其成为下一代互连的有前途的材料。IMEC则认为石墨烯和金属的混合结构，非常有希望成为1nm的候选者。此外，IMEC也在考虑钌 (Ru)作为铜互连的替代品。

这一方法避免了传统转移方法中聚合物在二维材料表面反复旋涂和去除过程对二维材料造成破损、褶皱、掺杂和污染等问题，成功实现了石墨烯的洁净转移，转移后石墨烯的电学性质得到明显改善，平均载流子迁移率可达6200 cm2·V−1·s−1。此方法可实现石墨烯等二维材料无损、洁净转移和高性能器件的构筑，将有助于推动二维材料在电子、光电子器件领域的应用。