Фторирование пленок CVD-графена в индуктивно связанной плазме CF4

Неустроев, Е.П. и Куркина, И.И. (2025) Фторирование пленок CVD-графена в индуктивно связанной плазме CF4. Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов (17). С. 109-117.

PDF - Опубликованная версия
1MB

Абстракт

Синтез диэлектрических пленок нанометровых толщин представляет собой одну из ключевых задач в нано- и оптоэлектронике, что связано с растущими требованиями к миниатюризации и функциональности устройств. В данной работе представлены результаты исследования оптических и электрических свойств графена, фторированного индуктивно связанной плазмой CF4. Фторирование производилось в плазме мощностью от 125 до 200 Вт длительностью до 1 мин. Использованы два способа расположения образцов в реакционной камере плазмы: 1) графеновой пленкой в сторону плазмы и 2) подложкой в сторону плазмы. Исследования проводились методами спектроскопии комбинационного рассеяния света, рентгеновской энергодиперсионной спектроскопии и вольт-амперных характеристик. Показано, что в результате непосредственного плазменного воздействия на образцы в положении 1 происходит травление графена вплоть до полного удаления пленки. В положении 2 интенсивного травления при обработках длительностью до 1 мин не наблюдалось. В этом случае происходит фторирование графеновой пленки и отношение количества атомов фтора к углероду достигает значения ~0,2. В результате плазменной обработки происходит значительный рост сопротивления графена, которое составило от нескольких кОм/кв для исходного графена до сотен ГОм/кв и десятков МОм/кв для образцов, подвергнутых плазменному воздействию в положениях 1 и 2, соответственно. Увеличение сопротивления может инициироваться как введением дефектов при плазменной обработке, так и процессом фторирования, формирующего sp3 -гибридизованные C-F связи искажающих плоскую структуру графена. Повторные оценки сопротивлений, проведенные через три недели, показали уменьшение сопротивления на два порядка для образцов, обработанных в плазме в положении 2. Данное уменьшение может быть вызвано процессами дефторирования и восстановления плоской структуры графена

Абстракт (англ.)

Synthesis of nanometer-thick dielectric films is one of the key tasks in nano- and optoelectronics, which is associated with growing requirements for miniaturization and functionality of devices. This paper presents the results of a study of optical and electrical properties of graphene fluorinated by inductively coupled plasma CF4. Fluorination was carried out in plasma with a power of 125 to 200 W for duration of up to 1 min. Two methods of arranging samples in the plasma chamber were used: 1) with a graphene film facing plasma and 2) with a substrate facing plasma. The methods of Raman spectroscopy, X-ray energy-dispersive spectroscopy, and current-voltage characteristics were used in the study. It was shown that the direct plasma action on the samples in position 1 results in graphene etching until the film is completely removed. In position 2, no intensive etching is observed during treatments lasting up to 1 min. In this case, fluorination of the graphene film occurs. As a result, the ratio of the number of fluorine atoms to carbon reaches a value of ~0,2. As a result of plasma treatment, there is a significant increase in the electrical resistance of graphene. The increase in surface resistance was from several kΩ/sq for the initial graphene to hundreds of GΩ/sq and tens of MΩ/sq for the samples subjected to plasma action in positions 1 and 2, respectively. The increase in the electrical resistance may be due to both the appearance of defects during plasma treatment and the fluorination process, which forms sp3 -hybridized C-F bonds that distort the flat structure of graphene. Repeated conductivity assessments carried out after three weeks showed a decrease in resistance by two orders of magnitude for samples treated in plasma in position 2. This decrease may be due to the processes of defluorination and restoration of the flat structure of graphene

Тип объекта:	Статья
Сведения об авторах:	Неустроев Ефим Петрович – к.ф.-м.н., доцент, доцент кафедры радиофизики и электронных систем физико-технического института, ФГАОУ ВО «Северо-Восточный Федеральный университет им. М.К. Аммосова» Куркина Ирина Ивановна – к.ф.-м.н., старший научный сотрудник физико-технического института, ФГАОУ ВО «Северо-Восточный Федеральный университет им. М.К. Аммосова»
Ключевые слова:	графен, химическое осаждение из газовой фазы, фторирование, плазма, четырехфтористый углерод, оптические свойства, электрическое сопротивление
Ключевые слова (англ.):	graphene, chemical vapor deposition, fluorination, plasma, carbon tetrafluoride, electrical resistance
Категории:	5 Математика. Естественные науки 5 Математика. Естественные науки > 53 Физика 5 Математика. Естественные науки > 53 Физика > 533 Механика газов. Аэродинамика. Физика плазмы
Подразделения:	Университеты > Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, г. Якутск
ID Code:	15542
Deposited On:	18 Июн 2026 05:03
Последнее изменение:	18 Июн 2026 05:03

Repository Staff Only: item control page