[发明专利]基于SiC与氯气反应的Ni膜退火图形化石墨烯制备方法

权利要求书

1.一种基于SiC与氯气反应的Ni膜退火图形化石墨烯制备方法，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0.5-1.0μm厚的SiO₂，作为掩膜；

(3)在SiO₂掩膜表面涂一层光刻胶，再在掩膜上刻出与所需制作的器件的衬底形状相同的窗口，露出3C-SiC，形成与窗口形状相同的图形；

(4)将图形化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3-8min，使Cl₂与裸露的SiC产生反应，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图形之外的SiO₂；

(7)在碳膜上利用电子束沉积一层400-600nm厚的Ni膜；

(8)将沉积有Ni膜的样片置于流速为30-90sccm的Ar气中，在温度为1000-1200℃下退火10-30分钟，使碳膜在图形位置重构成图形化石墨烯；

(9)将生成的图形化石墨烯的样片置于HCl和CuSO₄混合溶液中以去除Ni膜，获得图形化石墨烯材料。

2.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火的SiC与氯气反应制备图形化石墨烯的方法，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Ni膜退火的SiC与氯气反应制备图形化石墨烯的方法，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30-90min。

4.根据权利要求1所述的基于SiC与氯气反应的Ni膜退火图形化石墨烯制备方法，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SiC与氯气反应的Ni膜退火图形化石墨烯制备方法，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SiC与氯气反应的Ni膜退火图形化石墨烯制备方法，其特征在于所述步骤(7)中电子束沉积的条件为基底到靶材的距离为50cm，反应室压强为5×10^-4Pa，束流为40mA，蒸发时间为10-30min。

7.根据权利要求1所述的基于SiC与氯气反应的Ni膜退火图形化石墨烯制备方法，其特征在于所述SiC样片的晶型采用4H-SiC。

8.根据权利要求1所述的基于SiC与氯气反应的Ni膜退火图形化石墨烯制备方法，其特征在于所述SiC样片的晶型采或6H-SiC。