[发明专利]氢表面处理石墨烯、其形成方法及包含该石墨烯的电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及经过氢表面处理的石墨烯及其形成方法、以及包含该经过氢表面处理的石墨烯的电子设备。

背景技术

石墨烯(graphene)是一种由碳原子以sp²杂化而形成的单层片状结构，可从其聚集六角型晶格的形态中就能得知。因此，石墨烯是形成石墨、碳纳米管、巴基球状的富勒烯等的基本结构。此外，由于在结构上存在差异，石墨烯的性质与碳原子以管状相连而成的碳纳米管的性质有天壤之别。石墨烯不仅具有与碳纳米管的机械、电子等特性相同的特性，而且还具有只有二维物质才能显示出的特殊的物理性质，从而成为近期炙手可热的材料。

碳的同素异形体主要由共价键形成，其物理性质取决于位于最外层轨道的4个电子的波函数的线性组合的类型。形成共价键的多部分固体中可在原子之间发现电子的机率最大。作为碳的同素异形体的金刚石就是其中代表之一。

然而，在石墨烯中，只有最外层的三个电子的线性组合会参与碳原子之间的强共价键中，从而形成六角形网状平面，最外层的其余电子的波函数垂直于平面。与平面呈水平并参与形成强共价键的电子的状态称为σ-轨道，而垂直于平面的电子的状态称为π-轨道。π-轨道的线性组合形成用于决定石墨烯物理性质的Fermi能级的附近电子的波函数。

最近，诸多研究机构着眼于石墨烯所具有的六角型网状结构、两个相交叠的三角型低级晶格结构、以及相当于一个原子的厚度等而使之具有零带隙的特性。然而，由于零带隙，将石墨烯用作电子元件时其适用领域受到一定限制，如能用于金属导电膜或布线等领域。

现在，正如火如荼地进行着用来控制带隙的研究。通过将石墨烯形成纳米带或纳米格局的方法及使之具有电场的方法来进行控制带隙的研究，然而尚未发表出能够正确地控制带隙的研究及其方法的结果。

【现有技术文献】

【专利文献】

韩国专利申请公开号2012-0084840

发明内容

技术问题

本发明涉及经过氢表面处理的石墨烯、其形成方法及包含石墨烯的电子设备。本发明的目的在于，通过利用氢的间接式氢等离子处理方法来调节石墨烯的带隙，不产生任何缺陷。

技术方案

本发明提供经氢表面处理的石墨烯、其形成方法及包含石墨烯的电子设备。

根据一个实施例，所述经氢表面处理的石墨烯为带隙0.1～5.5eV并满足以下公式1的经氢表面处理的石墨烯：

【公式1】

10≤I_D/I_D’，

其中，当用514nm激光照射来进行测定时，I_D表示拉曼位移1350±5cm^-1区域内的峰值强度，I_D’表示1620±5cm^-1区域内的峰值强度。

根据一个实施例，用于形成上述经氢表面处理的石墨烯的方法提供石墨烯的表面处理方法，该方法包括：

用间接式氢等离子进行处理；及

在处理间接式氢等离子前，在石墨烯上形成图案化保护层，或者待处理间接式氢等离子后，经等离子处理的石墨烯上部分施加热量或能量来形成图案。

有益效果

可通过间接式氢等离子的处理，用简单的方法将本发明的石墨烯制备成具有带隙的经氢表面处理的石墨烯。此外，通过间接式氢等离子的处理，形成无缺陷的两个具有不同带隙的区域，从而能够直接应用于晶体管和触控屏幕等电子设备上，进而减少工艺所消耗的时间及费用。

附图说明

图1为根据一个实施例的石墨烯的形成方法的模拟图。

图2展示了根据一个实施例的电子器件的外观的模拟图。

图3展示了根据一个实施例的触控屏幕的模拟图。

图4展示了根据用间接式氢等离子处理石墨烯时随时间变化的带隙变化的图。

图5为根据一个实施例的石墨烯区域的拉曼光谱。

图6展示了根据一个实施例的用间接式氢等离子处理石墨烯表面时随时间变化的氢吸附率的图表。

图7展示了根据一个实施例的用间接式氢等离子处理石墨烯时随时间变化的(a)拉曼光谱和(b)ID/ID’比例的图表。

图8为根据一个实施例的用间接式氢等离子处理石墨烯前(a)和处理后(b)的TEM照片。

图9展示了根据一个实施例的用间接式氢等离子处理石墨烯时随时间变化的霍尔迁移率的图表。

图10展示了根据一个实施例的经氢表面处理的石墨烯的热处理时间而变化的带隙的图表。

具体实施方式