[发明专利]石墨烯器件制造装置和使用该装置的石墨烯器件制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及石墨烯器件制造装置和使用该装置的石墨烯器件制造方法。

背景技术

石墨烯是具有二维六角形碳结构的材料并且像单原子厚的片一样薄。此外，石墨烯的导电速度是主要用作半导体的单晶硅的100倍。石墨烯是零带隙半导体，其可以替换常规的半导体材料，因此石墨烯作为电子电路的基底材料已经引起注意。

石墨烯通常通过使用化学气相沉积法形成在金属薄层（即，Cu或Ni）上，或通过使用热分解法形成在SiC基板上。然而，石墨烯需要生长在绝缘层上以便在半导体器件或类似物中使用石墨烯薄层，而且难以利用最新的技术在绝缘层上形成高品质的石墨烯薄层。

发明内容

提供一种制造石墨烯器件的装置和使用该装置制造石墨烯器件的方法。

附加的方面将在随后的描述中部分地阐述，并且部分由该描述而明显，或可以通过对给出的实施例的实践而习之。

根据本发明的一方面，一种石墨烯器件制造装置包括：电极；石墨烯结构，其包括基板、形成在基板上的金属催化剂层、形成在金属催化剂层上的石墨烯层、以及形成在石墨烯层上的保护层；电源单元，在电极和金属催化剂层之间施加电压；槽，容纳电极和石墨烯结构；以及在槽中制备的电解液。

绝缘层可以进一步形成在基板和金属催化剂层之间，绝缘层可以包括通过氧化所述基板的表面而形成的氧化物。在这点上，一部分绝缘层可以被蚀刻，由此可以形成基板和金属催化剂层彼此直接接触的区域。

基板可以是导电基板，电源单元可以连接到导电基板以施加电压到金属催化剂层。

电解液可以由通过混合K₂S₂O₈或FeCl₃与水所制备的溶液形成。

金属催化剂层可以包括Cu、Ni、Fe、Co、Pt和Ru中的任意材料。

根据本发明另一方面，一种石墨烯器件制造方法包括：形成石墨烯结构，该石墨烯结构包括基板、形成在基板上的金属催化剂层、形成在金属催化剂层上的石墨烯层、以及形成在石墨烯层上的保护层；通过因化学反应而在基板和金属催化剂层之间产生气泡，使金属催化剂层与基板分离；去除与基板分离的金属催化剂层；在目标基板上形成目标绝缘层之后，使石墨烯层接触目标绝缘层；以及在使石墨烯层接触目标绝缘层之后去除保护层。

使金属催化剂层与基板分离可以包括：将石墨烯结构放置在装备有电解液和电极的槽中，以及在金属催化剂层和电极之间施加电压。

基板可以是导电基板，其中可以在导电基板和电极之间施加电压。

电解液可以由通过混合K₂S₂O₈或FeCl₃与水所制备的溶液形成。

可以利用湿蚀刻法去除与基板分离的金属催化剂层。

使石墨烯层接触目标绝缘层还可以包括对目标绝缘层表面处理以在目标绝缘层的表面上形成-OH基。

目标绝缘层的表面处理可以利用RCA清洁技术。

使石墨烯层接触目标绝缘层可以利用真空挤压法以使得目标绝缘与石墨烯层接触。

形成石墨烯结构还可以包括在基板和金属催化剂层之间形成绝缘层，在这点上，一部分绝缘层可以被蚀刻，由此可以形成基板与金属催化剂层彼此直接接触的区域。

绝缘层可以包括通过氧化基板的表面而形成的氧化物。

在石墨烯结构的形成中，保护层可以由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）形成。

在石墨烯结构的形成中，保护层可以由胶带（adhesive tape）、胶水（glue）、诸如聚碳酸酯（PC）的环氧树脂、热分离胶带（thermal release tape）、水溶性胶带（water-soluble tape）、UV胶带（UV tape）、可图案化干膜或诸如SU-8的材料形成。

在石墨烯结构的形成中，保护层可以包括第一层和第二层，该第一层由PMMA形成，该第二层由胶带、胶水、诸如聚碳酸酯（PC）的环氧树脂、热分离胶带、水溶性胶带、UV胶带、可图案化干膜或诸如SU-8的材料形成。

在去除保护层之后，还可以包括在石墨烯层上形成第一电极和第二电极。

使石墨烯层接触目标绝缘层还可以包括在目标基板和目标绝缘层之间形成栅电极，在这点上，该方法还可以包括在去除保护层之后在石墨烯层上形成源电极和漏电极。

附图说明

通过下文结合附图对实施例的描述，这些和/或其他方面将变得明显且更易于理解，附图中：

图1示出根据本发明一实施例的石墨烯器件制造装置的示意结构；