Структуры на основе подвешенного графена - перспективные элементы для задач электроники, фотоники и сенсорики вследствие возможности устранения ловушечных состояний в подложке, повышения быстродействия и чувствительности графенового слоя. Также актуально развитие методик внедрения углеродных наноструктур в кремниевую технологию создания устройств микро- и наноэлектроники. В работе представлены особенности формирования кремниевой мембраны и сквозных пор в ней, а также осаждения графена на кремниевые мембраны. Получены спектры комбинационного рассеяния света подвешенного графена, показывающие сдвиги G-пика на 4,5 см и 2D-пика на 7,5 см относительно пиков графена, находящегося на кремнии. С помощью кривых подвода и отвода зонда атомно-силового микроскопа исследован возможный прогиб графена в сквозное отверстие, показывающий расстояния, на которых расположены притягивающие и отталкивающие силы в системе зонд - подвешенный графен. Установлено, что ввиду значительного провисания графена на 1 мкм при диаметре поры 5 мкм фокусировка лазера затруднена. Это в первую очередь влияет на использование структур подвешенного графена в качестве основы для газового или жидкостного сенсора различных органических соединений, а также для транзисторов.
1. Tizani L., Saadat I. Suspended graphene membranes for strain sensor applications // 2018 IEEE 13th Nanotechnology Materials and Devices Conference (NMDC). Portland, OR: IEEE, 2018. P. 1–4. https://doi.org/10.1109/NMDC.2018.8605930
2. Manufacture and characterization of graphene membranes with suspended silicon proof masses for MEMS and NEMS applications / X. Fan, A. D. Smith, F. Forsberg et al. // Microsyst. Nanoeng. 2020. Vol. 6. Iss. 1. Art. No. 17. https://doi.org/10.1038/s41378-019-0128-4
3. Suspended graphene sensor with controllable width and electrical tunability via direct-write functional fibers / A. Regmi, D. Shin, J.-H. Kim et al. // Journal of Manufacturing Processes. 2020. Vol. 58. P. 458–465. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.08.040
4. Dynamic modulation of the Fermi energy in suspended grapheme backgated devices / O. M. Dawood, R. K. Gupta, U. Monteverde et al. // Sci. Technol. Adv. Mater. 2019. Vol. 20 (1). P. 568–579. https://doi.org/10.1080/14686996.2019.1612710
5. Suspended graphene arrays for gas sensing applications / R. K. Gupta, F. H. Alqahtani, O. M. Dawood et al. // 2D Mater. 2020. Vol. 8. No. 2. Art. No. 025006. https://doi.org/10.1088/2053-1583/abcf11
6. Suspended graphene sensors with improved signal and reduced noise / Z. Cheng, Q. Li, Zh. Li et al. // Nano Lett. 2010. Vol. 10. No. 5. P. 1864–1868. https://doi.org/10.1021/nl100633g
7. Epitaxial growth of large-area single-layer graphene over Cu (1 1 1)/sapphire by atmospheric pressure CVD / B. Hu, H. Ago, Y. Ito et al. // Carbon. 2012. Vol. 50. Iss. 1. P. 57–65. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2011.08.002
8. Transfer-free batch fabrication of large-area suspended graphene membranes / B. Alemán, W. Regan, Sh. Aloni et al. // ACS Nano. 2010. Vol. 4. No. 8. P. 4762–4768. https://doi.org/10.1021/nn100459u
9. High-field electrical and thermal transport in suspended graphene / V. E. Dorgan, A. Behnam, H. J. Conley et al. // Nano Lett. 2013. Vol. 13. No. 10. P. 4581–4586. https://doi.org/10.1021/nl400197w
10. Hydrophilic and size-controlled graphene nanopores for protein detection / G. Goyal, Y. B. Lee, A. Darvish et al. // Nanotechnology. 2016. Vol. 27. No. 49. Art. No. 495301. https://doi.org/10.1088/0957-4484/27/49/495301