[发明专利]基于Cu膜退火和氯气反应的SiC衬底上制备石墨烯的方法

摘要

本发明公开了一种基于Cu膜退火和氯气反应的SiC衬底上制备石墨烯的方法，主要解决现有技术中制备的石墨烯面积小，不能用于规模化生产，层数不均匀，缺陷多，载流子迁移率不稳定的问题。其制作过程是：(1)对SiC样片进行清洗；(2)将清洗后的SiC样片置于石墨烯生长设备中，并对其进行氢刻蚀；（3）向反应室中通入Ar气和Cl2的混合气体，在700℃～1100℃下SiC与Cl2反应4min～10min，生成碳膜；(4)在生成的碳膜上镀一层Cu膜上；(5)再将镀有Cu膜的碳膜样片置于Ar气中，在温度为900℃～1200℃下退火15min～25min生成石墨烯；(5)将Cu膜从石墨烯样片上去除。本发明制备的石墨烯表面光滑，连续性好，孔隙率低，可用于生物、微电子、化学等许多领域。

主权项

一种基于Cu膜退火和氯气反应的SiC衬底上制备石墨烯的方法，包括以下步骤：（1）对SiC进行清洗，以去除衬底表面有机和无机化学污染物；（2）将清洗后的SiC衬底放置在石墨烯生长设备的反应室中，设定反应室气压为13.3Pa，升温至1500℃～1600℃，对SiC衬底进行15min～30min氢刻蚀处理，其中氢气流量为80L/min，以去除SiC表面划痕，产生纳米量级高的周期性光滑台阶形貌；（3）将反应室温度降至850℃～900℃，并通入SiH4气体，以去除SiC表面氢刻蚀的残留化合物；（4）调整石墨烯生长设备的加热源功率，将反应室温度调整为700℃～1000℃，打开通气阀门，向生长设备中通入Ar气和Cl2并在混气室中充分混合后，由气体通道流入石英管反应室中，持续时间4min～10min，使Cl2与SiC反应生成碳膜；（5）在生成的碳膜上利用PVD法镀一层220nm～360nm厚的Cu膜；（6）将镀有Cu膜的样片置于石墨烯生长设备中，通入Ar气，在温度为900℃～1200℃下退火15min～25min，使碳膜重构成石墨烯；（7）再将生成石墨烯的样片置于FeCl3溶液中去除Cu膜。