[发明专利]碳化硅热解制备石墨烯的衬底可控台阶形貌预处理方法

摘要

本发明公开了一种应用于碳化硅热解制备石墨烯的衬底可控台阶形貌预处理方法，包括如下步骤:(1)将碳化硅衬底置于化学气相沉积CVD设备内的基座上;(2)设置反应室压力、氢气流量，氢气气氛下升温至开始刻蚀温度;(3)保持压力和H2流量不变，继续升温至最终刻蚀温度的同时通入小流量碳源辅助刻蚀;(4)升温至最终刻蚀温度后，保持压力、温度和H2流量不变，线性缓变的方式缓慢提高碳源流量辅助刻蚀;(5)关闭碳源通入反应室阀门，纯H2刻蚀;(6)向反应室通入硅烷辅助H2刻蚀;(7)氢气气氛下降温至室温，取出完成预处理的碳化硅衬底。优点:扩大纯氢气刻蚀的可控工艺窗口，同时解决纯氢气刻蚀导致的衬底表面台阶难以控制的问题。既有效去除衬底表面的亚损伤层，又可在碳化硅衬底表面形成可控平直、无缺陷台阶，其上解离速度一致，台面上碳原子的供给速度一样，可以使得生长的石墨烯更加均匀。具有较高的推广价值。

主权项

1.一种应用于碳化硅热解制备石墨烯的衬底可控台阶形貌预处理方法，其特征是该方法包括如下述步骤：(1)将清洗过的碳化硅衬底置于化学气相沉积CVD设备内的基座上；(2)设置反应室压力为70‑150 mbar，氢气H2流量50‑150L/min，系统升温至1400‑1450℃；(3)保持压力和H2流量不变，继续升温至刻蚀温度1500‑1600℃，升温阶段同时通入1‑5sccm的碳源辅助刻蚀；(4)当升温至刻蚀温度1500‑1600℃后，保持压力、温度和H2流量不变，采用线性缓变的方式缓慢提高步骤(3)所采用的碳源流量至5‑50sccm，辅助H2刻蚀5‑20min；(5)关闭碳源通入反应室阀门，纯H2刻蚀5‑20min；(6)向反应室通入5‑50sccm的硅烷辅助H2刻蚀5‑20min；(7)保持反应室压力和H2流量不变，关闭硅烷通入反应室阀门，关闭射频源，降温至室温，而后氩气充填反应室至大气压，取出完成预处理的碳化硅衬底。