[发明专利]利用苯系蒸汽对石墨烯表面处理的方法及应用

说明书

本发明涉及一种利用苯系蒸汽对石墨烯表面处理的方法，包括以下步骤：1）清洗衬底：依次分别采用丙酮、甲醇、异丙醇清洗衬底各5分钟，并烘干待用；2）采用Sol‑Gel旋涂法在衬底上旋涂石墨烯溶液，再通过机械剥离HOPG获得石墨烯；3）对石墨烯进行表面处理：利用苯系蒸汽在ALD沉积系统里对石墨烯进行表面处理，将衬底放入ALD真空腔室后，沉积的参数为：反应温度90～150℃；反应源：苯系蒸汽；脉冲和清洗时间：金属源和水源的脉冲都为0.1~0.4s；每次金属源脉冲之后，都接着用高纯氮气清洗，反应时间为15~60s，该方法可以实现损伤低，重复性好的能使石墨烯层与栅介质层很好地结合。

技术领域

本发明涉及一种电子器件材料技术领域，尤其涉及一种利用苯系蒸汽对石墨烯表面处理的方法及应用。

背景技术

随着科学技术的发展，半导体业界对适应器件小型化的材料与工艺进行了一系列研究和探索。同时自从石墨烯问世以来，以石墨烯为材料的纳米电子学，由于石墨烯超高的载流子迁移率和载流子饱和漂移速度，和其出色的机械强度和杨氏模量，非常高的电、热导率等特性受到业界科研工作者的广泛关注；被认为具有极大的应用前景，极富潜力可以替代硅材料；石墨烯是一种零带隙的二维材料，而早在2006年，Y.-W.Son提出了通过制作极窄的石墨烯带给石墨烯引入带隙的理论。P.Kim等通过实验验证了当石墨烯纳米带宽度小于20nm时，石墨烯的带隙会打开，这为石墨烯能够应用于电子器件提供了基础；由于石墨烯纳米材料的尺寸对于其电学性能和应用有着决定性的作用，因而实现对石墨烯纳米材料的尺寸的有效控制具有非常重要的意义；在石墨烯FET器件的发展过程中，寄生电阻对器件的开关电流比、跨导、本征增益、截止频率、最高振荡频率等电学特性都具有重要影响。寄生电阻主要包括接触金属体电阻、金属石墨烯接触电阻以及栅源、栅漏之间的石墨烯沟道通路电阻和栅金属电阻。其中，栅源、栅漏之间的沟道通路电阻由栅源、栅漏间距和石墨烯面电阻决定，而栅源、栅漏间距则由于光刻套准精度的限制，在减小到一定长度后难以继续缩短；栅金属电阻由栅金属性质、栅宽和栅金属截面积共同决定。

中国专利文献(申请号201710129827.6)公开了一种顶栅石墨烯场效应晶体管及其制备方法，包括衬底、氧化硅层、石墨烯沟道层、源极、漏极、栅极，衬底上依次外延生长有氧化硅层、石墨烯沟道层，石墨烯沟道层的两端上设有源极、漏极，源极、漏极之间的石墨烯沟道层上设有一层SiO薄膜，SiO薄膜上设有栅极。该技术方案，所选用的栅介质层所制得的迁移率不高。

由于石墨烯表面呈疏水性并且缺乏薄膜生长所需的悬挂键，因而采用(原子层沉积法(ALD)制备栅介质时前驱体无法化学吸附在石墨烯表面上，难以实现自限制反应生长。而目前的研究报道所提出的几种解决思路仍具有不可控、重复性不好等缺点，同时损伤石墨烯的性能，尚不能满足工艺应用的需求。

因此，有必要开发一种损伤低，重复性好的能使石墨烯层与栅介质层很好地结合利用苯系蒸汽在ALD沉积系统里对石墨烯进行表面处理的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，有必要开发一种损伤低，重复性好的能使石墨烯层与栅介质层很好地结合利用苯系蒸汽在ALD沉积系统里对石墨烯进行表面处理的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：利用苯系蒸汽在ALD沉积系统里对石墨烯进行表面处理的方法，包括以下步骤：

1)清洗衬底：依次分别采用丙酮、甲醇、异丙醇清洗衬底各5分钟，去除表面的油污，并烘干待用；

2)采用Sol-Gel旋涂法在衬底上旋涂石墨烯溶液，再通过机械剥离HOPG获得石墨烯；