[发明专利]基于Cu膜退火的SiC与Cl2反应制备结构化石墨烯的方法

权利要求书

1.一种基于Cu膜退火的SiC与Cl₂反应制备结构化石墨烯的方法，包括以下步骤：

（1）对SiC样片进行清洗，以去除表面污染物；

（2）在清洗后的SiC样片表面利用等离子体增强化学气相沉积PECVD方法，淀积一层0.4-1.2μm厚的SiO₂，作为掩膜；

（3）在掩膜表面涂一层光刻胶，再在掩膜上刻出与所需制作器件的衬底形状相同的窗口，露出SiC，形成结构化图形；

（4）将开窗后的样片置于石英管中，加热至700-1100℃；

（5）向石英管中通入Ar气和Cl₂气的混合气体，持续4-10min，使Cl₂与裸露的SiC发生反应，生成碳膜；

（6）将生成的碳膜样片置于缓冲氢氟酸溶液中以去除窗口之外的SiO₂；

（7）将去除SiO₂后的碳膜样片置于Cu膜上，再将它们一同置于Ar气中，在温度为900-1200℃下退火15-25min，使碳膜在窗口位置重构成结构化石墨烯，再将Cu膜从结构化石墨烯样片上取开。

2.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC与Cl₂反应制备结构化石墨烯的方法，其特征在于所述步骤（1）对SiC样片进行清洗，是先使用NH₄OH+H₂O₂试剂浸泡SiC样片10分钟，取出后烘干，以去除样片表面有机残余物；再使用HCl+H₂O₂试剂浸泡样片10分钟，取出后烘干，以去除离子污染物。

3.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC与Cl₂反应制备结构化石墨烯的方法，其特征在于所述步骤（2）中利用PECVD淀积SiO₂，其工艺条件为：SiH₄、N₂O和N₂流速分别为30sccm、60sccm和200sccm，腔内压力为3.0Pa，射频功率为100W，淀积温度为150℃，淀积时间为20-100min。

4.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC与Cl₂反应制备结构化石墨烯的方法，其特征在于所述步骤（5）通入的Ar气和Cl₂气，其流速分别为95-98sccm和5-2sccm。

5.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC与Cl₂反应制备结构化石墨烯的方法，其特征在于所述步骤（6）中缓冲氢氟酸溶液，是用比例为1:10的氢氟酸与水配制而成。

6.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC与Cl₂反应制备结构化石墨烯的方法，其特征在于所述步骤（7）中Cu膜厚度为300-500nm。

7.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC与Cl₂反应制备结构化石墨烯的方法，其特征在于所述步骤（7）退火时Ar气的流速为30-80sccm。

8.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC与Cl₂反应制备结构化石墨烯的方法，其特征在于所述SiC样片的晶型采用4H-SiC或6H-SiC。