[发明专利]一种制备石墨烯肖特基结的方法

说明书

一种制备石墨烯肖特基结的方法，包括下列步骤：(1)提供一锗衬底；(2)在该锗衬底的特定区域上旋涂形成PMMA薄膜层；(3)将该锗衬底进行第一阶段保温，排除空气、增强PMMA薄膜层中PMMA活性；(4)进行第二阶段生长，使锗衬底上的特定区域的PMMA薄膜层中PMMA的碳原子分解出来并沉积于锗衬底表面形成石墨烯；(5)使锗衬底冷却降至室温；(6)在锗衬底上长有石墨烯的特定区域和没有石墨烯的区域上分别生长一层金作为电极。本发明的有益效果为：通过在锗衬底上直接生长石墨烯，避免了转移过程，不会破坏石墨烯的优异性能，从而得到稳定的石墨烯肖特基结器件结构；免转移的制作石墨烯肖特基器件有利于降低制备成本。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯的制备方法，尤其涉及一种直接制备石墨烯肖特基结的方法。

背景技术

2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家使用微机械剥离的方法发现了石墨烯，并于2010年获得了诺贝尔物理学奖。自从石墨烯被发现以来，由于其优异的性能和巨大的应用前景引发了物理和材料科学等领域的研究热潮。

众所周知，石墨烯本身在费米能级附近没有带隙，可看作一种半金属，结合金-半接触的知识，石墨烯作为一种半金属，可与半导体材料(如硅、锗) 接触形成肖特基结，从而在器件制备方面发挥巨大的作用。为了实现石墨烯肖特基器件的应用，首先需要将石墨烯从催化金属衬底转移到目标基底上才能进行后续的器件制备，但是在转移过程中难以避免的会引入杂质缺陷和污染，造成破损断裂，降低石墨烯的稳定性、电学性能等，从而对后续的器件制备造成影响。此外，繁琐的转移过程增加了工艺成本。

因此，现在亟需一种简便、成熟的技术，在不破坏石墨烯性能的前提下，能够定位制备结构性能稳定的石墨烯肖特基结的方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中制备石墨烯所存在的缺陷，提供一种直接制备石墨烯肖特基结的方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种制备石墨烯肖特基结的方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)提供一锗衬底，并在该锗衬底上选择一特定区域；

(2)在该锗衬底的特定区域上旋涂形成PMMA薄膜层；

(3)将该锗衬底放入PECVD设备的管式炉中，使管式炉中温度升至400℃-600℃，压力降至0.14mbar-0.2mbar，同时对管式炉中持续通入氩气，进行第一阶段保温，持续时间10min-60min，以排除空气、增强PMMA薄膜层中 PMMA活性；

(4)在管式炉中打开100W-300W的射频，进行第二阶段生长，持续时间10min-60min，使锗衬底上的特定区域的PMMA薄膜层中PMMA的碳原子分解出来并沉积于锗衬底表面形成石墨烯；

(5)使锗衬底冷却降至室温；

(6)在锗衬底上长有石墨烯的特定区域和没有石墨烯的区域上分别生长一层金作为电极，以连接石墨烯与衬底锗间形成肖特基结。

上述的一种制备石墨烯肖特基结的方法，其特征在于，所述锗衬底的特定区域上旋涂形成的PMMA薄膜层的厚度为1μm-2μm。

上述的一种制备石墨烯肖特基结的方法，其特征在于，所述锗衬底的特定区域上旋涂形成的PMMA薄膜层的厚度为1μm。

上述的一种制备石墨烯肖特基结的方法，其特征在于，所述第一阶段保温中，管式炉中温度升至600℃，压力降至0.14mbar，同时时间持续60min。

上述的一种制备石墨烯肖特基结的方法，其特征在于，所述第二阶段生长中，管式炉中打开100W的射频，持续时间60min。