中科院上海微系统所与功能型平台联手实现新材料稳定小批量生产

昨天举行的2020中国国际石墨烯创新大会上,超平铜镍合金单晶晶圆、8英寸石墨烯单晶晶圆、锗基石墨烯晶圆等新材料亮相,展示了我国在高质量石墨烯材料领域的创新成果。在上海市石墨烯产业技术功能型平台的推动下,科研团队实现了这些成果的小批量生产,产品尺寸和质量处于国际“领跑”地位。

2009年,中科院上海微系统所科研团队瞄准石墨烯单晶制备及其电子器件应用的关键难题,开始了攻关。“就像制造硅芯片的材料是一片片硅单晶晶圆,想用石墨烯等碳基二维材料实现电子器件集成,开启微电子技术变革,就必须制备出大尺寸、高质量的石墨烯单晶晶圆。”中科院上海微系统所副研究员吴天如说。

可谓“十年磨一剑”,科研团队在国家科技重大专项、上海市科技创新行动计划项目支持下,瞄准高质量石墨烯制备与高性能器件技术的制高点,针对晶圆级石墨烯单晶的可控制备,专注于石墨烯新功能开发与应用领域拓展。从生长出单层到单晶,再到原子级平整的大面积晶圆,上海科学家终于让石墨烯从用胶带剥离出几微米的样品,升级为可以规模化生产的8英寸晶圆。

为早日实现石墨烯晶圆量产,中科院上海微系统所去年9月与上海市石墨烯功能型平台签订了协议,提供有成本竞争力的产业应用。此外,原子层薄的石墨烯材料可以充当各种物理参数（化学成分、湿度、温度、应变等）的强大传感器,这些单片感应平台与射频识别天线结合使用,能用作远程可读探测器。

石墨烯晶圆的小批量生产,为国产新一代电子器件的研发奠定了基础。目前,一些基于石墨烯、用于数据通信的电子组件正在业界进行原型演示。其中,电子和光子组件已集成到传输系统中并经过验证,可实现高速、低功耗的数据或电话通信。石墨烯光电探测器的光电模块,能检测从可见光到热范围的整个波段。中科院、中电集团下属单位利用沪研材料开展攻关,突破了石墨烯太赫兹探测器件、高性能射频晶体管等电子器件的核心工艺。