[发明专利]定向重结晶的石墨烯生长衬底

说明书

背景技术

除非另有声明，这一部分中所述的材料并非相对于该申请中权利要求是现有技术，并且并不承认由于包括在这一部分中就是现有技术。

通常是碳原子的平面单层阵列的石墨烯(graphene)可以使用化学气相沉积(CVD)生长在涂覆了镍(Ni)、钌(Ru)或铜(Cu)层的衬底表面上。然而，石墨烯生产时的缺陷(例如多层石墨烯的成核)可能发生在石墨烯衬底的生长层中的金属晶界处。通过限制金属晶界的数目来控制生长层的形貌可以改进石墨烯膜的形貌，进而可以改进诸如多层石墨烯之类的生产缺陷的发生。

定向结晶(directional crystallization，也称作受激准分子激光退火)已经用于控制有源矩阵液晶显示器(AMLCD)装置中的硅(Si)层的形貌。使用这种技术，可以通过在几个纳秒内将较窄区域中的Si层熔化来将非晶硅或多晶硅材料转变为大晶粒硅。通过在膜表面上扫描激光，熔化的区域可以在已经冷却的区域上成核，允许膜晶粒沿激光移动的方向生长和延伸。单次扫描可以在膜中产生拉长的晶粒。与第一扫描垂直的第二扫描可以产生较大的各向等大(equiaxed)的膜晶粒。

发明内容

一般地描述了形成适于生长石墨烯的衬底的工艺和/或方法，包括：在准备好的衬底上形成金属层；在金属层上形成电介质材料层；以及然后对金属层进行定向重结晶以形成重结晶金属层，所述重结晶金属层适于生长具有约15微米或更大长度的石墨烯单层。

此外，一般地描述了系统和/或设备，包括一种装置，该装置具有：与衬底相邻的电介质材料层，以及与电介质材料层相邻的定向重结晶金属层，其中定向重结晶金属层适于生长至少约15微米长度的石墨烯单层。示例系统包括一个或多个设备，配置为在衬底上形成金属层、在金属层上形成电介质层以及对金属层进行定向重结晶。

以上发明内容仅仅是说明性的，而绝不是限制性的。除了上述示例性的各方案、各实施例和各特征之外，参照附图和以下详细说明，将清楚其他方案、其他实施例和其他特征。

附图说明

在所附权利要求书中具体指出并且明确主张了本公开的主题。根据以下说明和所附权利要求，结合附图，本公开的前述和其他特征将更加清楚。在认识到这些附图仅仅示出了根据本公开的一些示例且因此不应被认为是限制本公开范围的前提下，通过使用附图以额外的特征和细节来详细描述本公开。

在附图中：

图1是适于生长石墨烯的衬底的制造和/或在合适衬底上制造石墨烯的示例工艺的图示；

图2A-2E是与图1的工艺相关联的示例结构的说明图；

图3A/3B是与图1的工艺相关联的示例结构的说明图；

图4是示例工艺条件的说明图；

图5是用于实现图1工艺的至少一部分的示例系统的说明图；

图6是示例计算机程序产品的图示；以及

图7是示例计算设备的图示，所有这些都根据本公开的至少一些实施例来配置。

具体实施方式

以下描述用具体的细节阐述了多种示例，以提供对于所主张主题的全面理解。然而，本领域普通技术人员应该理解，可以在无需这里公开的一些或更多具体细节的情况下实践所主张的主题。另外，在一些情况下，没有详细描述众所周知的方法、程序、系统、部件和/或电路，以避免不必要地混淆所主张的主题。在以下详细说明中，参考了作为详细说明的一部分的附图。在附图中，类似符号通常表示类似部件，除非上下文另行指明。具体实施方式部分、附图和权利要求书中记载的示例性实施例并不是限制性的。在不脱离在此所呈现主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，且可以进行其他改变。应当理解，在此一般性记载以及附图中图示的本公开的实施例可以按照在此明确和隐含公开且构成本公开一部分的多种不同配置来设置、替换、组合和设计。

本公开一般地主要涉及与适于生长石墨烯单层的定向重结晶衬底相关的方法、设备、产品和系统。

根据本公开的多种实施方式，可以使用激光定向结晶技术(laser directional crystallization)来重结晶多晶金属膜。重结晶的金属膜或层可以用作石墨烯生长衬底。在多种实施方式中，这里所述的工艺可以应用于衬底如半导体衬底上的已构图薄膜金属。