19509

۱۹۵۰۹

الگودهي فيلم هاي گرافن و اكسيد آن با ليزرهاي Ti:Sa و KrF به منظور كاربري در حوزه ي ميكروالكترونيك و اسپينترونيك

دكتري تخصصي

فيزيك اتمي مولكولي

۱۳۹۷

۱۳۹۷/۴/۲۵

دكتر محمود ملاباشي - دكتر سعيد جلواني

فيزيك

چكيده ويژگي هاي منحصر به فرد گرافن از پيش نيازهاي كليدي بسياري كاربردهاي مرتبط با صنعت مي باشد. از اين رو به منظور چيرگي بر محدوديتهاي فعلي اين وسايل از گرافن در ساخت بهينه ي آنها بهره گرفته شده است. با اين وجود كاربردهاي عملي آن هنوز بسياري چالش ها را پيش رو دارد. از طرفي به منظور استفاده از گرافن در وسايل با اندازه هاي كوچك، الگودهي كنترل شده ي فيلم هاي گرافني ضروري به نظر مي رسد. اهميت چنين ميكرو الگودهي هاي دقيق در وسايل برپايه ي گرافن آينده از آنجا است كه اجراي اين وسايل به طور قابل توجهي به كيفيت الگوهاي ايجاد شده وابسته مي باشد. اين رساله به ميكرو الگودهي و سنجش تغيير ويژگي هاي مختلف فيزيكي و شيميايي فيلم هاي گرافن تك لايه رشد يافته به روش CVD با تابش ليزرهاي پالسي تيتانيوم سفاير و كريپتون فلورايد و فيلم هاي نازك اكسيد گرافن با تابش ليزر كريپتون فلورايد اختصاص يافته است. از آنجايي كه سيليكون زيرلايه ي استاندارد صنعت ميكرو الكترونيك مي باشد در ساخت فيلم هاي مورد بررسي اين پژوهش به عنوان زيرلايه انتخاب شده است. تمركز اصلي بر ايجاد ميكرو الگوهاي با كيفيت بالا و كنترل همزمان مشخصه هاي آنها از طريق تنظيم پارامترهاي پردازش ليزري قرار داده شده است. به منظور ارزيابي ميكرو الگوهاي نهايي ايجاد شده روي فيلم ها تجهيزان و روش هاي متنوع مشخصه يابي مانند طيف سنجي رامان، طيف سنجي فوتوالكترون اشعه ي ايكس، الگوي پراش اشعه ي ايكس، ميكروسكوپ نيروي اتمي، ميكروسكوپ الكتروني روبشي، ميكروسكوپ الكتروني عبوري و اندازه گيري مقاومت الكتريكي به روش چهار كاوه به كار گرفته شده اند. ساخت ميكرومدارهاي رسانا روي فيلم هاي اكسيد گرافن عايق و ميكرو الگوهاي گرافني با مشخصه هاي كوك پذير و در مقياس صنعتي به عنوان چشم انداز و اهداف اين رساله در نظر گرفته شده كه در نهايت امكان استفاده از اين رهيافت را براي ساخت وسايل ميكروالكترونيك و اسپينترونيك آينده مهيا خواهد ساخت.

1397/07/24

Patterning of graphene and graphene oxide films using Ti:Sa and KrF lasers irradiation in order to microelectronics and spintronics applications

10/16/2018 12:00:00 AM

Abstract: Unique properties of graphene are key prerequisites for developing a wide variety of industry related applications. Due to such properties, graphene has been widely used in many fields in order to overcome the current limitations. However, practical applications of graphene have many challenges undergoing. On the other hand, to exploit graphene properties in minimized devices, controlled patterning of the films seems necessary. The importance of price micropatterning of graphene films for future graphene-based devices is because their performance strongly depends on produced patterns quality. This dissertation was devoted to micropatterning and modification of various chemical and physical properties of CVD single-layer graphene film under KrF and Ti:Sapphire lasers irradiation as well as graphene oxides film under KrF laser irradiation. Since Silicon is the standard substrate in the microelectronic industry, it was chosen as a substrate for these experiments. The main focus was on producing the high quality micropatterns and simultaneous control of their properties by adjusting laser processing parameters. In order to evaluating produced micropatterns on the films, various characterization methods such as Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray diffraction, atomic force microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and four probe resistivity measurements were employed. Fabricating conductive microcircuits on insulator graphene oxide films as well as graphene micropatterns with tunable properties in industry scale were considered as objectives and outlines of the dissertation that finally provides the possibility of using the approach for fabricating future microelectronics and spintronics devices.