[发明专利]基于Ni膜退火的SiC衬底图形化石墨烯制备方法

摘要

本发明公开了一种基于Ni膜退火的SiC衬底图形化石墨烯制备方法，主要解决现有技术制备的石墨烯需要先光刻图形化后才可制成晶体管，且过程复杂，生产率低的问题。其实现步骤是：先对SiC样片进行清洗；再在SiC样片表面淀积一层SiO2，并在SiO2上刻出图形；将图形化的样片置于石英管中，通过气态CCl4与裸露的SiC反应，生成碳膜；然后将生成的碳膜样片置于缓冲氢氟酸溶液中去除剩余的SiO2；最后在碳膜上利用电子束沉积一层Ni膜，并将沉积有Ni膜的样片置于Ar气中退火，在图形位置生成图形化石墨烯。用本发明方法制备的图形化石墨烯无需光刻即可直接进行电极沉积等工艺步骤，可用于制作具有高转换速度和高迁移率的晶体管。

主权项

一种基于基于Ni膜退火的SiC衬底图形化石墨烯制备方法，包括以下步骤：（1）对SiC样片进行清洗，以去除表面污染物；（2）在清洗后的SiC样片表面利用等离子体增强化学气相沉积PECVD方法，淀积一层0.4‑1.2μm厚的SiO2，作为掩膜；（3）在SiO2掩膜表面涂一层光刻胶，再在掩膜上刻出与所需制作的器件的衬底形状相同的窗口，露出SiC，形成与窗口形状相同的图形；（4）将图形化的样片置于石英管中，并连接好由三口烧瓶、水浴锅、电阻炉和石英管组成的反应装置，再对石英管加热至750‑1150℃；（5）将装有CCl4液体的三口烧瓶加热至60‑80℃，再向三口烧瓶中通入流速为40‑90ml/min的Ar气，利用Ar气携带CCl4蒸汽进入石英管中，使CCl4与裸露的SiC反应20‑100min，生成碳膜；（6）将生成的碳膜样片置于缓冲氢氟酸溶液中，以去除图形以外的SiO2；（7）将碳膜样片作为靶材料，利用电子束在其上沉积一层350‑600nm厚的Ni膜；（8）将沉积有Ni膜的样片置于流速为20‑100ml/min的Ar气中，在温度为900‑1100℃下退火10‑20分钟，使碳膜在图形位置重构成图形化石墨烯；（9）将生成的图形化石墨烯的样片置于HCl和CuSO4混合溶液中以去除Ni膜，获得图形化石墨烯材料。