[发明专利]一种可控石墨烯阵列的制备方法

权利要求书

1.一种可控石墨烯阵列的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括以下步骤：

1)提供一SOI衬底及与所述SOI衬底的顶硅层具有相同晶向的硅衬底，将所述顶硅层与硅衬底进行扭转键合，使键合后的顶硅层的晶向与该硅衬底的晶向呈预设夹角，以在键合界面形成具有网格状分布的螺旋位错的位错线；

2)去除所述SOI衬底的背衬底及绝缘层以露出所述顶硅层的背表面，刻蚀所述顶硅层的背表面以在各该位错线影响的垂向对应的区域形成凹槽结构，其中，凹槽结构之间具有平台结构；

3)在所述各该平台结构表面形成具有石墨烯偏析特性的金属纳米颗粒，然后采用化学气相沉积法在各该金属纳米颗粒表面形成碳-金属固溶体，最后对所述碳-金属固溶体进行降温偏析以完成所述石墨烯阵列的制备。

2.根据权利要求1所述的可控石墨烯阵列的制备方法，其特征在于：所述顶硅层的厚度为5nm～100nm。

3.根据权利要求1所述的可控石墨烯阵列的制备方法，其特征在于：所述预设夹角的角度m为0°＜m≤5°。

4.根据权利要求1所述的可控石墨烯阵列的制备方法，其特征在于：所述网格状位错线为正方形网格状位错线，其中，平行且相邻的两位错线的间距为10nm～200nm。

5.根据权利要求1所述的可控石墨烯阵列的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中采用应力选择性化学腐蚀法对所述顶硅层的背表面进行腐蚀，包括采用HF与CrO₃混合溶液进行第一步腐蚀以及采用HF、CH₃COOH及HNO₃混合溶液进行第二步腐蚀的步骤。

6.根据权利要求1所述的可控石墨烯阵列的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中采用电子束蒸发技术形成所述金属纳米颗粒。

7.根据权利要求1所述的可控石墨烯阵列的制备方法，其特征在于：所述金属纳米颗粒的直径为10nm～200nm。

8.根据权利要求1所述的可控石墨烯阵列的制备方法，其特征在于：所述金属纳米颗粒为镍纳米颗粒或铜纳米颗粒。

9.根据权利要求8所述的可控石墨烯阵列的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中，对于镍纳米颗粒，采用5℃/s～15℃/s的降温速度对所述石墨烯进行偏析；对于铜纳米颗粒采用0.1℃/s～1℃/s的降温速度对所述石墨烯进行偏析。

10.根据权利要求1所述的可控石墨烯阵列的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中采用CH₄、H₂及Ar混合气体进行反应形成石墨烯，反应温度为800℃～1200℃。