[发明专利]基于Cu膜退火和氯气反应的SiC衬底上制备石墨烯的方法

权利要求书

1.一种基于Cu膜退火和氯气反应的SiC衬底上制备石墨烯的方法，包括以下步骤：

（1）对SiC进行清洗，以去除衬底表面有机和无机化学污染物；

（2）将清洗后的SiC衬底放置在石墨烯生长设备的反应室中，设定反应室气压为13.3Pa，升温至1500℃～1600℃，对SiC衬底进行15min～30min氢刻蚀处理，其中氢气流量为80L/min，以去除SiC表面划痕，产生纳米量级高的周期性光滑台阶形貌；

（3）将反应室温度降至850℃～900℃，并通入SiH₄气体，以去除SiC表面氢刻蚀的残留化合物；

（4）调整石墨烯生长设备的加热源功率，将反应室温度调整为700℃～1000℃，打开通气阀门，向生长设备中通入Ar气和Cl₂并在混气室中充分混合后，由气体通道流入石英管反应室中，持续时间4min～10min，使Cl₂与SiC反应生成碳膜；

（5）在生成的碳膜上利用PVD法镀一层220nm～360nm厚的Cu膜；

（6）将镀有Cu膜的样片置于石墨烯生长设备中，通入Ar气，在温度为900℃～1200℃下退火15min～25min，使碳膜重构成石墨烯；

（7）再将生成石墨烯的样片置于FeCl₃溶液中去除Cu膜。

2.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火和氯气反应的SiC衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于步骤（3）所述去除残氢刻蚀的残留化合物，通入的SiH₄气体流量为0.5ml/min～1ml/min，反应时间为10min～20min。

3.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火和氯气反应的SiC衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于步骤（4）所述的通入的Ar气和Cl₂气，其流速分别为95sccm～98sccm和5sccm～2sccm。

4.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火和氯气反应的SiC衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于所述步骤（5）中利用PVD镀Cu，其工艺条件为：PVD镀膜机中真空度为6.0×10^-4Pa，设置为直流DC溅射模式，溅射功率为300W，工作压强为1.1Pa，Ar气流速为80ml/min，溅射时间为10～15min。

5.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火和氯气反应的SiC衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于所述步骤（6）退火时Ar气的流速为30sccm～80sccm。

6.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火和氯气反应的SiC衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于所述SiC样片的晶型采用4H-SiC或6H-SiC。