[发明专利]基于GaN衬底CVD外延生长石墨烯的化学腐蚀转移方法

权利要求书

1.一种基于GaN衬底CVD外延生长石墨烯的化学腐蚀转移方法，包括如下步骤：

（1）将a面碳化硅6H-SiC衬底置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，向反应室通入镓源与氨气的混合气体，镓源流量为50-200μmol/min，氨气流量为1000-3000sccm，持续0.5-1小时，生长出厚度为1-3μm的a面GaN衬底；

（2）将反应室抽真空，在保证气压不高于10^-6Torr的条件下，在GaN衬底上电子束蒸发沉积厚度为1-2μm的Cu薄膜；

（3）向反应室通入流量为1～20sccm的H₂，升高反应室内温度至900～1000℃，对沉积的Cu薄膜进行热退火，退火时间为20～60min；

（4）向反应室通入流量为20～200sccm的H₂和流量为2～20sccm的CH₄，通过化学气象淀积CVD生长石墨烯10～20min；

（5）在反应室自然降温到室温后，取出生长样品，在石墨烯表面旋涂聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，形成SiC衬底—GaN—Cu薄膜—石墨烯—PMMA的叠层结构样品；

（6）对所述SiC衬底—GaN—Cu薄膜—石墨烯—PMMA的叠层结构样品进行风干，并将风干后的样品放入浓度为0.5g/ml的氢氧化钾溶液中，通过腐蚀去除掉样品中的GaN层，使SiC衬底从叠层结构中剥离，形成Cu薄膜—石墨烯—PMMA的叠层样品；

（7）从氢氧化钾溶液中取出Cu薄膜—石墨烯—PMMA的叠层样品，使其PMMA面漂浮在浓度为50g/L-70g/L的(NH₄)₃(S₂O₄)₂水溶液液面上，通过腐蚀去除掉样品中的最下层Cu薄膜，形成石墨烯—PMMA的叠层样品；

（8）将石墨烯—PMMA叠层样品从(NH₄)₃(S₂O₄)₂水溶液中捞起，置于绝缘衬底上风干，再在120℃条件下加热30min，得到绝缘衬底—石墨烯—PMMA的叠层样品；

（9）将绝缘衬底—石墨烯—PMMA的叠层样品自然降温到室温，再放入丙酮中浸泡，利用丙酮去除掉样品表面的PMMA，形成绝缘衬底—石墨烯样品，实现石墨烯向绝缘衬底的转移；

（10）用无水乙醇漂洗绝缘衬底—石墨烯样品，最后用纯氮气吹干，得到干净的绝缘衬底石墨烯。

2.根据权利要求1所述基于GaN衬底CVD外延生长石墨烯的化学腐蚀转移方法，其中步骤（4）所述的通过化学气象淀积CVD生长石墨烯，按如下工艺进行：

（4a）在H₂的流量为20～200sccm的条件下，加热反应室到生长温度950～1100℃；

（4b）保持H₂流量不变，向反应室通入流量为2～20sccm的CH₄，H₂和CH₄的流量比例为10:1～2:1。

3.根据权利要求1所述基于GaN衬底CVD外延生长石墨烯的化学腐蚀转移方法，其中步骤（5）所述的在石墨烯表面旋涂聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，按如下步骤进行：

（5a）用滴管在石墨烯表面滴满PMMA，每平方厘米石墨烯上PMMA不超过0.1ml；

（5b）将滴满PMMA的样品放入旋转甩胶台旋转，设定前10s转速为30r/min，后60s转速为300r/min，使PMMA旋涂均匀。

4.根据权利要求1所述基于GaN衬底CVD外延生长石墨烯的化学腐蚀转移方法，其中所述步骤（8）的绝缘衬底，包括硅衬底、二氧化硅衬底、蓝宝石衬底以及玻璃衬底。