Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние вопроса и постановка задачи. графен как возможная замена кремнию 10
1.1. Аллотропные формы углерода sp2-гибридизации 10
1.2. Графен: теория и возможные применения 11
1.2.1. Зонная структура графена 11
1.2.2. Электронная структура монослойного графена 12
1.2.3. Релятивистская физика конденсированных сред 16
1.3. Графен - площадка для новых приложений 18
1.4. Способы получения графена 20
1.4.1. Механическое расщепление 21
1.4.2. Осаждение из газовой фазы 22
1.4.3. Термическое разложение SiC для синтеза графена 28
Выводы к главе 1 30
ГЛАВА 2. Формированиe наноразмерных углеродных структур на основе технологии химического осаждения из газовой фазы 31
2.1. Лабораторная установка формирования наноразмерных структур 31
2.1.1. Техническое описание 32
2.1.2. Принципиальная схема лабораторной установки 34
2.1.3. Изучение параметров рабочих процессов 35
2.2. Базовая методика формирования наноразмерных углеродных структур 39
2.2.1. Пробоподготовка 39
2.2.2. Подготовка лабораторной установки 41
2.2.3. Проведение технологического процесса 42
2.3. Определение оптимальных режимов формирования различных наноразмерных углеродных структур 43
2.3.1. Восстановление атомарно гладкой поверхности карбида кремния 43
2.3.2. Эпитаксиальный рост графена на карбиде кремния 44
2.3.3. Формирование графена на сплошном металле 45
2.3.4. Формирование графена на диэлектрике 45
2.3.5. Карбидизация кремния с возможностью формирования графена 46
Выводы к главе 2 49
ГЛАВА 3. Методы исследования, результаты экспериментов и модели формирования наноразмерных углеродных структур 50
3.1. Методы исследований 50
3.1.1. Атомно-силовая микроскопия 50
3.1.2. Получение изображения во вторичных электронах ионной пушки 50
3.1.3. Растровая электронная микроскопия 50
3.1.4. Комбинационное рассеяние света 51
3.1.5. Конфокальная микроскопия 51
3.1.6. Рентгеновская рефлектометрия 52
3.2. Восстановление атомарно гладкой поверхности карбида кремния 52
3.2.1. Модель термического разложения карбида кремния 54
3.2.2. Результаты восстановления 55
3.3. Экспериментальные результаты по формированию графена на карбиде кремния 61
3.4. Экспериментальные результаты по формированию графена на сплошном металле 68
3.5. Экспериментальные результаты по формированию пленок графена на диэлектрических подложках 69
3.5.1. Модель формирования графеновых пленок под слоем катализатора 70
3.5.2. Результаты формирования графеновых пленок 74
3.6. Карбидизация кремния с возможностью формирования графена 78
Выводы по главе 3 81
ГЛАВА 4. Разработка и исследование самосовмещенных элементов микро- и наноэлектроники 82
4.1. Методы формирования элементов микро- и наноэлектроники 82
4.1.1. Лазерная бесшаблонная литография 82
4.1.2. Локальное анодное окисление. 85
4.2. Исследование созданных элементов 88
4.2.1. Сенсорная структура 89
4.2.2. Мемристорные структуры на основе бинарных соединений меди 90
4.2.3. Транзисторные структуры на графене под медью 97
4.2.4. Изучение электрических свойств графена на карбиде кремния 98
4.3. Создание объединенной малой интегральной схемы сенсора с элементом памяти
на мемристоре 99
Выводы к главе 4 100
Основные результаты и выводы 101
Список использованных сокращений 102
Список используемой литературы
