[发明专利]一种顶栅石墨烯场效应晶体管的制备方法

权利要求书

1.一种顶栅石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，采用原子层沉积法沉积栅介质，包括以下步骤：

(1)清洗衬底：依次分别采用丙酮、甲醇、异丙醇清洗衬底各5分钟，去除表面的油污，并烘干待用；

(2)在基板上制备衬底绝缘材料：采用PECVD方法沉积薄膜SiO₂；

(3)制备石墨烯通道层：采用Sol-Gel旋涂法在绝缘材料上旋涂石墨烯溶液，再通过机械剥离HOPG获得石墨烯通道层；

(4)制备过渡层：利用蒸镀系统，在石墨烯表面上蒸镀一层超薄的金属薄膜作为过渡层用于后续的原子层淀积栅介质工艺；

(5)沉积栅介质层：采用ALD淀积栅介质层，通过调节沉积工艺的脉冲时间，淀积温度，以及前驱体的选择，制备栅介质/石墨烯叠层结构；

(6)制备源极和漏极：将具有栅介质/石墨烯叠层结构的衬底的中间保护起来，两端从栅介质/石墨烯叠层结构表面开始进行刻蚀，直到刻蚀至衬底，在两端的刻蚀处分别形成源极和漏极。

2.根据权利要求1所述的顶栅石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中采用PECVD沉积SiO₂薄膜的步骤包括：将衬底放入PECVD真空腔室后，在真空腔室内压力小于10^-5Pa且温度保持在250℃后，向真空室内充入气体流量为150～300sccm的SiH₄和N₂的混合气体和气体流量为700～900sccm的N₂O；当真空室内压力达到700～950mtorr时，加射频功率60W放电启辉进行10～70s的SiO₂沉积；在所述SiH₄和N₂的混合气体中，SiH₄和N₂的体积比为7：90。

3.根据权利要求1或2所述的顶栅石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中旋涂石墨烯溶液在衬底上的层数为5～10层。

4.根据权利要求3所述的顶栅石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的蒸镀超薄金属薄膜的步骤是：将衬底放入电子束蒸发设备的真空腔室后，在真空腔室内压力小于10^-5Pa且温度保持在100℃后，依次打开电子束蒸发枪柜的总电源，扫描键，枪灯丝电源开关，再将预置电流调至0.3～0.6A，使灯丝预热5～10min；预热后，打开线控器上的高压，借助微弱的电子束光观察电子束的聚焦中心点是否在坩埚内，然后增加束流，直至靶材熔化时停止增加束流；打开电子束挡板、膜厚仪挡板开始蒸镀；蒸镀10～20s。