[发明专利]在3C-SiC衬底上制备结构化石墨烯的方法

权利要求书

1.一种在3C-SiC衬底上制备结构化石墨烯的方法，包括以下步骤：

（1）对4-12英寸的Si衬底基片进行标准清洗；

（2）将清洗后的Si衬底基片放入CVD系统反应室中，对反应室抽真空达到10^-7mbar级别；

（3）在H₂保护的情况下，使反应室逐步升温至碳化温度950℃-1150℃，通入流量为30ml/min的C₃H₈，对衬底进行碳化3-7min，生长一层碳化层；

（4）对反应室加温，使其迅速升温至生长温度1150℃-1300℃，再通入C₃H₈和SiH₄，进行3C-SiC薄膜异质外延生长36-60min，然后在H₂保护下逐步降温至室温，完成3C-SiC薄膜的生长；

（5）在生长好的3C-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0.5-1μm厚的SiO₂，作为掩膜；

（6）在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3C-SiC，形成结构化图形；

（7）将开窗后的样片置于石英管中，并连接好各个装置，再对石英管加热至800-1000℃；

（8）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50-80ml/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3C-SiC反应30-120min,生成双层碳膜；

（9）将生成的双层碳膜样片置于Ar气中，在温度为1000-1100℃下退火10-20分钟，在刻出的窗口位置重构成双层结构化石墨烯。

2.根据权利要求1所述的在3C-SiC衬底上制备结构化石墨烯的方法，其特征在于所述步骤（4）中通入的SiH₄和C₃H₈，其流量分别为15-25ml/min和30-50ml/min。

3.根据权利要求1所述的在3C-SiC衬底上制备结构化石墨烯的方法，其特征在于所述步骤（5）中PECVD淀积SiO₂的条件为SiH₄、N₂O和N₂流速分别为30sccm、60sccm和200sccm，腔内压力为3.0Pa，射频功率为100W，温度为150℃，淀积时间为30-100min。

4.根据权利要求1所述的在3C-SiC衬底上制备结构化石墨烯的方法，其特征在于所述步骤（9）退火时Ar气的流速为25-100ml/min。