[发明专利]一种制作超薄透明石墨烯栅电极的方法

权利要求书

1.一种制作超薄透明石墨烯栅电极的方法，其特征在于包括以下步骤：

a,制取样品：采用化学气相法（CVD）合成三角形单层MoS₂纳米片，并用旋涂机在其表面旋涂一层PMMA，作为样品；

b,样品的定位：把样品转移到带坐标的SiO₂/Si基底上，利用雷尼绍拉曼光谱仪的定位功能在显微镜下找到需要的样品，拍照并记录相对坐标；

c,电极图案化：利用CAD软件导入步骤b得到的图片，并绘制电极的图案；

d,电子束曝光电极：将步骤a制得的样品放进扫描电子显微镜的腔室中，输入步骤b的相对位置，定点移动到目标样品处，导入步骤c得到的电极图案进行电子束曝光，使电极图案部分的PMMA变性；

e,变性PMMA的去掉：将经过步骤d处理的样品置于显影剂中浸泡2 min，再置于定影液中浸泡1 min，使样品的电极图案部分裸露；

f,源漏金属电极的沉积：将经过步骤e处理的样品置于电子束蒸发镀膜机中，蒸镀10nm 厚的Cr后再蒸镀80 nm 厚的Au；

g,器件的成形：将经过步骤f处理的样品置于温度为40-50℃的热丙酮溶液中浸泡30min，去掉PMMA，制得器件；

h,沉积氧化绝缘层：利用原子层沉积仪在经过步骤g处理的样品上沉积厚度为20 nm的HfO₂；

i,石墨烯电极的准备：以铜箔作基底，采用化学气相法（CVD）在铜箔基底上制取石墨烯薄膜，并在其表面旋涂PMMA，之后再转移到SiO₂/Si基底上，通过电子束曝光进行矩形图案化曝光，显影、定影后裸露石墨烯，然后用氧等离子体把裸露的矩形图案的石墨烯刻蚀掉，剩下部分PMMA及所保护的石墨烯；将经过处理的PMMA/石墨烯/SiO₂/Si材料放入浓度为3%HF溶液中浸泡5-10min，使PMMA/石墨烯与SiO₂/Si基底分离；

j,顶栅场效应晶体管的制作：通过转移平台把步骤i制得的PMMA/石墨烯定点转移到步骤h制得的器件上，然后在150°C条件下烘烤10 min；使用电子束曝光，裸露与金属电极接触的石墨烯，再利用电子束蒸发镀膜机蒸镀60 nm Au作为栅电极的放大电极，方便测试；最后将经过加工处理的器件放入99.9%的丙酮溶液浸泡20min,去掉PMMA，将器件取出吹干，制得顶栅场效应晶体管。

2.一种制作超薄透明石墨烯栅电极的方法，其特征在于包括以下步骤：

a,制取样品：采用化学气相法（CVD）合成三角形单层WS₂纳米片，并用旋涂机在其表面旋涂一层PMMA，作为样品；

b,样品的定位：把样品转移到带坐标的SiO₂/Si基底上，利用雷尼绍拉曼光谱仪的定位功能在显微镜下找到需要的样品，拍照并记录相对坐标；

c,电极图案化：利用CAD软件导入步骤b得到的图片，并绘制电极的图案；

d,电子束曝光电极：将步骤a制得的样品放进扫描电子显微镜的腔室中，输入步骤b的相对位置，定点移动到目标样品处，导入步骤c得到的电极图案进行电子束曝光，使电极图案部分的PMMA变性；

e,变性PMMA的去掉：将经过步骤d处理的样品置于显影剂中浸泡2 min，再置于定影液中浸泡1 min，使样品的电极图案部分裸露；

f,源漏金属电极的沉积：将经过步骤e处理的样品置于电子束蒸发镀膜机中，蒸镀10nm 厚的Cr后再蒸镀80 nm 厚的Au；

g,器件的成形：将经过步骤f处理的样品置于温度为40-50℃的热丙酮溶液中浸泡30min，去掉PMMA，制得器件；

h,沉积氧化绝缘层：利用原子层沉积仪在经过步骤g处理的样品上沉积厚度为20 nm的HfO₂；

i,石墨烯电极的准备：以铜箔作基底，采用化学气相法（CVD）在铜箔基底上制取石墨烯薄膜，并在其表面旋涂PMMA，之后再转移到SiO₂/Si基底上，通过电子束曝光进行矩形图案化曝光，显影、定影后裸露石墨烯，然后用氧等离子体把裸露的矩形图案的石墨烯刻蚀掉，剩下部分PMMA及所保护的石墨烯；将经过处理的PMMA/石墨烯/SiO₂/Si材料放入浓度为3%HF溶液中浸泡5-10min，使PMMA/石墨烯与SiO₂/Si基底分离；

j,顶栅场效应晶体管的制作：通过转移平台把步骤i制得的PMMA/石墨烯定点转移到步骤h制得的器件上，然后在150°C条件下烘烤10 min；使用电子束曝光，裸露与金属电极接触的石墨烯，再利用电子束蒸发镀膜机蒸镀60 nm Au作为栅电极的放大电极，方便测试；最后将经过加工处理的器件放入99.9%的丙酮溶液浸泡20min,去掉PMMA，将器件取出吹干，制得顶栅场效应晶体管。