蓝宝石衬底上PECVD生长石墨烯及其气敏传感器

蔚翠，何泽召，刘庆彬，李娴，谢丹，蔡树军，冯志红

（1河北半导体研究所专用集成电路重点实验室，河北 石家庄 050051；2清华大学微电子所，北京 100084）

蓝宝石衬底上PECVD生长石墨烯及其气敏传感器

蔚翠1，何泽召1，刘庆彬1，李娴2，谢丹2，蔡树军1，冯志红1

（1河北半导体研究所专用集成电路重点实验室，河北 石家庄 050051；2清华大学微电子所，北京 100084）

在蓝宝石衬底上，利用 PECVD在相对较低的温度和相对短的时间制备石墨烯。实验发现，在 950℃，生长15 min，可制备纳米晶石墨烯。所制备的石墨烯为双层结构，存在较多的缺陷，使得其适合用于制作气敏传感器。制作的纳米晶石墨烯气敏传感器对甲醛气体显示出良好的响应和恢复特性。分析发现纳米晶石墨烯中大量的晶界和褶皱使气体的吸附和解吸附能垒降低是其表现出良好气敏特性的主要原因。

石墨烯；吸附；膜；测量；甲醛；曝气

引 言

气敏传感器在环境监测，工业生产和安全，医疗诊断，军事和宇航等领域发挥着重要作用[1]。固态气敏传感器具有尺寸小、功率低、灵敏度高、成本低等优势。它们可以探测多种气体，探测浓度可以达到百万分之一(mg·L-1)量级[2]。甲醛气体在环境中非常常见，对人类的身体健康产生严重的影响，甲醛浓度高于几个mg·L-1时，会对人类的呼吸系统产生非常大的伤害[3-4]。此外，甲醛还被列为致癌物[5-6]。因此及时准确地在位探测甲醛气体对控制环境污染、保护人类健康极其重要。石墨烯具有高载流子迁移率，大的比表面积，低噪声等特性[7]，是制作固态气敏传感器的理想选择。……