石墨烯晶圆批量制备装备和制备技术开发

本研究围绕介电衬底上石墨烯薄膜的直接生长与批量制备技术，聚焦“石墨烯晶圆”与“石墨烯玻璃”两类介电衬底相关制备，针对传统转移工艺污染高、破损大及介电衬底催化活性差、生长效率低、均匀性差等核心问题，提出多项原创性工艺与装备解决方案，构建高效稳定的CVD生长策略与工艺体系；其中，针对石墨烯蓝宝石晶圆制备难题，深入研究生长机制，优化传统热壁CVD体系并开发竖直阵列生长工艺，通过载具设计等提升单批次产能与均匀性，实现6英寸晶圆面电阻可控制备及单层石墨烯制备，同时提出甚高温冷壁CVD制备策略，利用电磁感应加热实现 6 英寸晶圆高品质生长；对于大尺寸非晶衬底上石墨烯制备，针对介电衬底催化活性差等问题，提出气流限域与助剂辅助策略，结合气场模拟优化明确关键参数调控机制，实现300 mm × 300 mm尺度下单层石墨烯高一致性覆盖；此外，围绕产业应用需求，完成多种 CVD 系统与配套装备自研设计，全面提升系统兼容性等指标，构建面向产业转化的工艺-装备协同体系。该项目成果显著提升石墨烯在介电衬底上的规模化制备能力，建立从理论机制到制备装备的完整技术路径，为其在光电子器件、第三代半导体器件等众多领域的落地应用及大规模集成应用提供高质量材料支撑与工程化基础。