Publicação

Study of suspended graphene devices on cavities using wet and dry etch

Detalhes bibliográficos
Resumo:	O grafeno vem sendo usado em amplas aplicações em diferentes partes da física, química e biologia, com ajuda da engenharia. Suas magníficas características levam o grafeno para o top em estudos de materiais 2D juntamente com o Nitreto de Boro hexagonal (h-BN) e bissulfeto de Molibdênio (2). Porém as características do grafeno podem ser influenciadas pela presença de outros materiais que compõe a amostra estudada, podendo ser o substrato usado para transferência, contatos metálicos, banhos feitos para corrosão de materiais usados como suporte para o crescimento dele, entre outros. Por este motivo, o intuito integral dessa tese é expor os estudos feitos para conseguir uma camada de grafeno suspensa sobre uma cavidade. A expectativa é que essa camada suspensa de grafeno se aproxime o máximo aos valores de características eléctricas deduzidas teoricamente, ou seja, valores com eficiência maior do que as usadas atualmente. Para isso foi feito dois tipos diferentes de cavidades micrométricas onde cada uma delas tem suas próprias características em diferentes modos de obtê-las. A intitulada amostra A, suas cavidades foram feitas com corrosão seca com a ajuda da técnica RIE (reactive ion etching = Corrosão assistida por iões), onde as paredes das cavidades tendem a ser retas por causa de um material de passivação e um plasma para corrosão. Por outro lado, na amostra B foi usado corrosão úmida para destacar a anisotropia na cavidade criada, ocasionada pela solução de KOH 30% onde a amostra foi submersa. Obtendo uma cavidade com o formato de uma pirâmide invertida onde as orientações do silício (111) e (100) são bem visíveis. Após fabricação das cavidades os contatos metálicos foram feitos com a ajuda do sputerring e de litografia com o intuito de realizar medidas elétricas no dispositivo. A transferência do grafeno como último passo foi realizada com o processo de corrosão do material suporte (cobre) com FeCl3 e o material restante (PMMA+Gr) foi limpo com água DI. Transferido para o substrato alvo (com as cavidades) o PMMA foi removido com banhos de acetona, IPA e água DI. Após todos os processos, a membrana transferida de grafeno ficou suspensa nas cavidades as quais foram observadas por espectroscopia Raman e microscópio electrónico de varredura. Onde os tais dispositivos foram submetidos a medições para obtenção de curvas de condutância feitas sob iluminação de luz branca (Lâmpada de Xenônio) e no escuro com a intensão de obter uma maior condutância sob iluminação devido ao aumento da photocorrente.
Autores principais:	Silva, Lucas Rocha da
Assunto:	Cavidades Corrosão Grafeno Suspensão Fotoconductividade Cavities Etching Graphene Suspension Photoconductivity
Ano:	2022
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade do Minho
Idioma:	inglês
Origem:	RepositóriUM - Universidade do Minho

Descrição
Resumo:	O grafeno vem sendo usado em amplas aplicações em diferentes partes da física, química e biologia, com ajuda da engenharia. Suas magníficas características levam o grafeno para o top em estudos de materiais 2D juntamente com o Nitreto de Boro hexagonal (h-BN) e bissulfeto de Molibdênio (2). Porém as características do grafeno podem ser influenciadas pela presença de outros materiais que compõe a amostra estudada, podendo ser o substrato usado para transferência, contatos metálicos, banhos feitos para corrosão de materiais usados como suporte para o crescimento dele, entre outros. Por este motivo, o intuito integral dessa tese é expor os estudos feitos para conseguir uma camada de grafeno suspensa sobre uma cavidade. A expectativa é que essa camada suspensa de grafeno se aproxime o máximo aos valores de características eléctricas deduzidas teoricamente, ou seja, valores com eficiência maior do que as usadas atualmente. Para isso foi feito dois tipos diferentes de cavidades micrométricas onde cada uma delas tem suas próprias características em diferentes modos de obtê-las. A intitulada amostra A, suas cavidades foram feitas com corrosão seca com a ajuda da técnica RIE (reactive ion etching = Corrosão assistida por iões), onde as paredes das cavidades tendem a ser retas por causa de um material de passivação e um plasma para corrosão. Por outro lado, na amostra B foi usado corrosão úmida para destacar a anisotropia na cavidade criada, ocasionada pela solução de KOH 30% onde a amostra foi submersa. Obtendo uma cavidade com o formato de uma pirâmide invertida onde as orientações do silício (111) e (100) são bem visíveis. Após fabricação das cavidades os contatos metálicos foram feitos com a ajuda do sputerring e de litografia com o intuito de realizar medidas elétricas no dispositivo. A transferência do grafeno como último passo foi realizada com o processo de corrosão do material suporte (cobre) com FeCl3 e o material restante (PMMA+Gr) foi limpo com água DI. Transferido para o substrato alvo (com as cavidades) o PMMA foi removido com banhos de acetona, IPA e água DI. Após todos os processos, a membrana transferida de grafeno ficou suspensa nas cavidades as quais foram observadas por espectroscopia Raman e microscópio electrónico de varredura. Onde os tais dispositivos foram submetidos a medições para obtenção de curvas de condutância feitas sob iluminação de luz branca (Lâmpada de Xenônio) e no escuro com a intensão de obter uma maior condutância sob iluminação devido ao aumento da photocorrente.