[发明专利]基于ZnO衬底的石墨烯CVD直接外延生长方法及制造的器件

权利要求书

1.一种基于氧化锌衬底的石墨烯CVD直接外延方法，其特征在于，

采用II-VI族半导体氧化锌作为衬底的石墨烯CVD外延生长方法，通过对氧化锌衬底进行合理的预处理，调节生长压力，流量以及温度，在氧化锌上面直接生长石墨烯，无需金属作为催化剂，可用于无需转移的大面积石墨烯材料的生长制备，并为氧化锌-石墨烯光电、压电器件的制造提供材料。

2.如权利要求1所述的石墨烯CVD直接外延方法，其特征在于，

(1)将ZnO衬底先后放入丙酮，乙醇和去离子水中进行清洗，每次时间5～10min，从去离子水中取出衬底，用高纯氮气吹干；

(2)将ZnO衬底放入化学气相淀积CVD反应室中，抽取真空至10^-5～10^-6Torr，以去除反应室内的残留气体；

(3)向反应室内通入高纯Ar，排出衬底表面吸附气体；

(4)向反应室内通入H₂进行衬底表面预处理；

(5)向反应室中通入H₂和CH₄；

(6)自然降温，保持工序(5)中的H₂和CH₄流量不变，完成石墨烯的生长；

(7)温度降至100℃以下，关闭CH₄、H₂，通入Ar，打开反应室，取出样品。

2、如权利要求2所述的石墨烯CVD直接外延方法，其特征在于，向反应室内通入高纯Ar，排出衬底表面吸附气体时，温度150～250℃，保持10～30min，然后抽真空至10^-5～10^-6Torr。

3.如权利要求2所述的石墨烯CVD直接外延方法，其特征在于，向反应室内通入H₂进行衬底表面预处理，气体流量1～20sccm，反应室真空度0.1～1Torr，衬底温度900～1000℃，处理时间1～10min。

4.如权利要求2所述的石墨烯CVD直接外延方法，其特征在于，向反应室中通入H₂和CH₄，保持H₂和CH₄的流量比为10∶1～2∶1，H₂流量20～200sccm，CH₄流量1～20sccm，气压维持在0.1～1atm，温度900～1100℃，升温时间20～60min，保持时间30～60min。

5.如权利要求2所述的石墨烯CVD直接外延方法，其特征在于，自然降温，保持工序(5)中的H₂和CH₄流量不变，气压0.1～1atm，完成石墨烯的生长。

6.一种利用权利要求1所述的基于ZnO衬底的石墨烯CVD直接外延生长方法制造的器件。