[发明专利]利用可控缺陷石墨烯插入层制备金属-半导体合金的方法

说明书

本发明提供一种利用可控缺陷石墨烯插入层制备金属‑半导体合金的方法，包括以下步骤：1）提供半导体衬底；2）在半导体衬底表面形成石墨烯；3）对石墨烯进行离子注入，以得到密度可控的缺陷石墨烯；4）在缺陷石墨烯表面形成金属层；5）对步骤4）得到的结构进行退火处理，形成金属‑半导体合金层。通过在半导体衬底与金属层之间形成石墨烯插入层，可以有效地改善半导体衬底与金属‑半导体合金层的界面的接触特性，外延得到的金属‑半导体合金层质量更好、性能更加稳定；石墨烯插入层具有较高的电子迁移率，可以有效地降低外延生长的金属‑半导体合金层电阻及半导体衬底与金属‑半导体合金层的接触电阻，从而提高其电学性能。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，特别是涉及一种利用可控缺陷石墨烯插入层制备金属-半导体合金的方法。

背景技术

在现有技术中，在半导体衬底表面直接生长金属薄膜层时，生长的金属薄膜层与半导体衬底的界面的接触特性比较差，且生长的金属薄膜层的质量不好，稳定性较差。如图1所示，图1为在Ge衬底表面直接形成Ni金属层后于400℃退火处理30s后得到的样品的TEM图，由图1可知，无论是NiGe薄膜层的表面还是NiGe薄膜层与所述Ge衬底的界面均凸凹不平，厚度不均匀。

为了解决上述问题，现有的改进方法为现在半导体衬底表面形成一层插入层，而后再在插入层表面形成金属薄膜层，现有的插入层的材料一般为Al、Ti或Pd。然而，传统的插入层并不能衬底解决上述问题，且传统的插入层多为金属层，会对后续生长的金属薄膜层的性能造成一定的不良影响。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用可控缺陷石墨烯插入层制备金属-半导体合金的方法，用于解决现有技术中在半导体衬底表面生长金属薄膜层存在的金属薄膜层的质量不好，稳定性较差的问题。

为实现上述目的的他相关目的，本发明提供一种利用可控缺陷石墨烯插入层制备金属-半导体合金的方法，所述方法包括以下步骤：

1)提供半导体衬底；

2)在所述半导体衬底表面形成石墨烯；

3)对所述石墨烯进行离子注入，以得到密度可控的缺陷石墨烯；

4)在所述缺陷石墨烯表面形成金属层；

5)对步骤4)得到的结构进行退火处理，形成金属-半导体合金层。

作为本发明的利用可控缺陷石墨烯插入层制备金属-半导体合金的方法的一种优选方案，步骤1)与步骤2)之间，还包括对所述半导体衬底进行RCA清洗的步骤。

作为本发明的利用可控缺陷石墨烯插入层制备金属-半导体合金的方法的一种优选方案，步骤2)中，在所述半导体衬底表面形成的石墨烯为一层或多层。

作为本发明的利用可控缺陷石墨烯插入层制备金属-半导体合金的方法的一种优选方案，步骤2)中，采用化学气相沉积法或转移法在所述半导体衬底表面形成所述石墨烯。

作为本发明的利用可控缺陷石墨烯插入层制备金属-半导体合金的方法的一种优选方案，步骤2)中，采用直接转移法或PMMA转移法在所述半导体衬底表面形成所述石墨烯。

作为本发明的利用可控缺陷石墨烯插入层制备金属-半导体合金的方法的一种优选方案，步骤3)中，对所述石墨烯进行离子注入的注入元素H、B或P。

作为本发明的利用可控缺陷石墨烯插入层制备金属-半导体合金的方法的一种优选方案，步骤3)中，对所述石墨烯进行离子注入的注入能量为1keV～600keV，注入剂量为1E14～1E17。

作为本发明的利用可控缺陷石墨烯插入层制备金属-半导体合金的方法的一种优选方案，步骤4)中，采用电子束蒸发法、磁控溅射法或物理气相沉积法在所述缺陷石墨烯表面形成所述金属层。