[发明专利]基于GaN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

1.一种基于氮化镓衬底的石墨烯CVD直接外延方法，其特征在于，

采用III-V族化合物半导体GaN作为衬底，通过对GaN衬底进行合理的预处理，调节生长压力，流量以及温度，实现了石墨烯生长的最优化，在GaN上面直接生长石墨烯，无需金属作为催化剂，生长的石墨烯无需转移过程，为氮化镓-石墨烯结构器件提供了材料，可直接用于制造各种器件。

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，其生长方法实现步骤包括如下：

(1)将GaN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GaN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。

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。

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。

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，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1000～1200℃，升温时间20～60min，保持时间20～60min。

6.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。

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