研究目的
研究石墨烯与硅基底之间的粘附行为和结合强度，以理解其对基于石墨烯的微机电/纳机电器件性能的影响。
研究成果
研究表明，石墨烯与硅衬底之间的粘附行为显著受石墨烯层数和剥离速度的影响。该研究提供了一层至十层石墨烯体系的关键剥离速度、粘附力和粘附能数据，表明石墨烯与硅半导体表面之间存在可靠的键合强度。
研究不足
该研究聚焦于石墨烯与硅基底相互作用的理想条件，排除了表面粗糙度、陷阱电荷及俘获分子等可能影响实际应用中结合强度的外部因素。
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多层石墨烯与半导体衬底之间的粘附行为
DOI：10.3390/app8112107
期刊：Applied Sciences
出版年份：2018
更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要：
石墨烯与半导体表面之间的高结合强度对基于石墨烯的微机电系统/纳机电系统（MEMS/NEMS）器件性能至关重要。本文通过采用一系列恒定垂直向上速度（Vup）作用于石墨烯最顶层，运用分子动力学方法模拟了多层石墨烯（1至10层）从硅半导体基底的剥离过程并计算其结合强度，获得了石墨烯剥离的临界剥离速度、粘附力及粘附能。当石墨烯层数为两到三层时存在两个临界剥离速度：当Vup低于第一临界速度时无法剥离；当Vup处于第一与第二临界速度区间时可剥离全部层数；当Vup超过第二临界速度时仅最顶层能脱离硅表面。对于四到十层的石墨烯体系，仅当剥离速度超过临界值时最顶层可自由剥离。研究发现较低Vup会导致整层石墨烯从基底剥落。一至十层石墨烯体系的粘附力范围为25.04纳牛至74.75纳牛，粘附能范围为73.5毫焦/平方米至188.45毫焦/平方米，这些数值与既往实验结果相符，证实了石墨烯与硅半导体表面间具有可靠的结合强度。
作者：
Qi Zhang，Xin Ma，Yulong Zhao
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