[发明专利]无残留光学光刻胶石墨烯FET的制备及原位表征方法

权利要求书

1.一种无残留光学光刻胶石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1：将生长的石墨烯转移至半导体衬底表面，在石墨烯表面旋涂光学光刻胶，对石墨烯进行光刻，得到图形化的石墨烯；

步骤2：将图形化的石墨烯再次浸入显影液中，直至残留光刻胶完全溶解；

步骤3：在图形化的石墨烯表面沉积与光学光刻胶能选择性溶解的有机物保护层或无机金属保护层；

步骤4：再次经过反转胶，光学光刻制作金属电极的图形；

步骤5：将石墨烯-金属接触区域的保护层进行可控清除，保证接触区域表面无残留光刻胶；

步骤6：制作源漏电极，完成无残留光学光刻胶石墨烯场效应晶体管的制备。

2.根据权利要求1所述的无残留光学光刻胶石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤1中所述石墨烯为采用化学气相沉积法在常压或减压条件下生长的单层或双层石墨烯。

3.根据权利要求1所述的无残留光学光刻胶石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤1中所述光学光刻胶选自正性光刻胶9912、9920或955，对石墨烯进行光刻的条件为：正性光刻胶厚1.2-17μm，紫外光强度3-6，曝光时间10-15秒，显影40-70秒。

4.根据权利要求1所述的无残留光学光刻胶石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤2中所述将图形化的石墨烯再次浸入显影液中，浸泡时间为10-30秒。

5.根据权利要求1所述的无残留光学光刻胶石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤3中所述有机物保护层通过旋涂的方式形成，厚度为5～20nm；所述无机金属保护层通过电子束蒸发或者磁控溅射技术沉积，厚度为5～20纳米。

6.根据权利要求5所述的无残留光学光刻胶石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述有机物保护层采用聚苯乙烯，所述无机金属保护层采用金属镍。

7.根据权利要求1所述的无残留光学光刻胶石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤4中所述光学光刻的条件为：光刻胶厚度为1.2-1.7μm，紫外光强度3-6，曝光时间4-7秒，反转110-120℃，泛曝50-70秒，显影40-70秒。

8.根据权利要求1所述的无残留光学光刻胶石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤5中所述将石墨烯-金属接触区域的保护层进行可控清除，是选择合适的溶剂将石墨烯-金属接触区域的保护层进行可控清除，该合适的溶剂满足对步骤4中的光刻胶完全不溶，但对保护层的溶解性良好，溶解速率为1-10A/min。

9.根据权利要求1所述的无残留光学光刻胶石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤6中所述源漏电极采用钛或金，厚度为10-400nm。

10.一种无残留光学光刻胶石墨烯场效应晶体管的原位表征方法，其特征在于，包括：

步骤1：利用静电力显微术或导电原子力显微术表征在微观上研究在外加电场的变化范围内对石墨烯中载流子迁移率在器件中变化状况；

步骤2：在静电力显微术或导电原子力显微术表征的基础上，将原子力显微术的针尖当作测试探针，利用衬底本身的氧化层作为介质，实时监测石墨烯的栅控特性进行原位表征。

11.根据权利要求10所述的无残留光学光刻胶石墨烯场效应晶体管的原位表征方法，其特征在于，步骤1中所述的外加电场的变化范围为-3～+3V。

12.根据权利要求10所述的无残留光学光刻胶石墨烯场效应晶体管的原位表征方法，其特征在于，步骤2中所述衬底为Si衬底，所述衬底本身的氧化层是厚度为300nm SiO₂。