國產8英寸石墨烯晶圓實現小批量生產

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昨天舉行的2020中國國際石墨烯創新大會上，超平銅鎳合金單晶晶圓、8英寸石墨烯單晶晶圓、鍺基石墨烯晶圓等新材料亮相，展示了我國在高質量石墨烯材料領域的創新成果。在上海市石墨烯產業技術功能型平台的推動下，科研團隊實現了這些成果的小批量生產，產品尺寸和質量處於國際「領跑」地位。

研發人員展示8英寸石墨烯單晶晶圓。賴鑫琳攝研發人員展示8英寸石墨烯單晶晶圓。賴鑫琳攝

2009年，中科院上海微系統所科研團隊瞄準石墨烯單晶製備及其電子器件應用的關鍵難題，開始了攻關。「就像製造矽晶片的材料是一片片矽單晶晶圓，想用石墨烯等碳基二維材料實現電子器件集成，開啟微電子技術變革，就必須製備出大尺寸、高質量的石墨烯單晶晶圓。」中科院上海微系統所副研究員吳天如說。

可謂「十年磨一劍」，科研團隊在國家科技重大專項、上海市科技創新行動計劃項目支持下，瞄準高質量石墨烯製備與高性能器件技術的制高點，針對晶圓級石墨烯單晶的可控制備，專注於石墨烯新功能開發與應用領域拓展。從生長出單層到單晶，再到原子級平整的大面積晶圓，上海科學家終於讓石墨烯從用膠帶剝離出幾微米的樣品，升級為可以規模化生產的8英寸晶圓。

為早日實現石墨烯晶圓量產，中科院上海微系統所去年9月與上海市石墨烯功能型平台簽訂了協議，提供有成本競爭力的產業應用。此外，原子層薄的石墨烯材料可以充當各種物理參數（化學成分、濕度、溫度、應變等）的強大傳感器，這些單片感應平台與射頻識別天線結合使用，能用作遠程可讀探測器。

石墨烯晶圓的小批量生產，為國產新一代電子器件的研發奠定了基礎。目前，一些基於石墨烯、用於數據通信的電子組件正在業界進行原型演示。其中，電子和光子組件已集成到傳輸系統中並經過驗證，可實現高速、低功耗的數據或電話通信。石墨烯光電探測器的光電模塊，能檢測從可見光到熱範圍的整個波段。中科院、中電集團下屬單位利用滬研材料開展攻關，突破了石墨烯太赫茲探測器件、高性能射頻電晶體等電子器件的核心工藝。

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