[发明专利]基于Cu膜退火的SiC衬底图形化石墨烯制备方法

权利要求书

1.一种基于Cu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3C-SiC，形成与窗口形状相同的图形；

（4）将图形化的SiC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800-1000℃；

（5）对装有CCl₄液体的三口烧瓶加热至60-80℃，再向三口烧瓶中通入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30-120min，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，该溶液是由比例为1:10的氢氟酸与水配制而成；

（7）在去除SiO₂后的碳膜上，利用物理气相淀积PVD法镀一层200-300nm厚的Cu膜；

（8）将镀有Cu膜的碳膜样片置于Ar气中，在温度为900-1100℃下退火15-25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FeCl₃溶液中以去除Cu膜,获得图形化石墨烯材料。

2.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC衬底图形化石墨烯制备方法，其特征在于所述步骤（1）对SiC样片进行清洗，是先使用NH₄OH+H₂O₂试剂浸泡SiC样片10分钟，取出后烘干，以去除样片表面有机残余物；再使用HCl+H₂O₂试剂浸泡样片10分钟，取出后烘干，以去除离子污染物。

3.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC衬底图形化石墨烯制备方法，其特征在于所述步骤（2）中利用PECVD淀积SiO₂，其工艺条件为：

SiH₄、N₂O和N₂的流速分别为30sccm、60sccm和200sccm，

反应腔内压力为3.0Pa，

射频功率为100W，

淀积温度为150℃，

淀积时间为30-100min。

4.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC衬底图形化石墨烯制备方法，其特征在于所述步骤（5）中Ar气，流速为50-80ml/min。

5.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC衬底图形化石墨烯制备方法，其特征在于所述步骤（7）中利用PVD镀Cu，其工艺条件为：

PVD镀膜机中真空度为6.0×10^-4Pa，

直流DC溅射功率为300W，

工作压强为1.1Pa，

Ar气流速为80ml/min，

溅射时间为10-15min。

6.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC衬底图形化石墨烯制备方法，其特征在于所述步骤（8）退火时Ar气的流速为25-100ml/min。

7.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC衬底图形化石墨烯制备方法，其特征在于所述SiC样片，采用4H-SiC或6H-SiC的晶型。