[发明专利]在绝缘衬底上直接制备石墨烯量子点阵列的方法

说明书

本发明提供一种在绝缘衬底上直接制备石墨烯量子点阵列的方法，所述制备方法包括：提供一GOI结构，所述GOI结构包括绝缘衬底，和形成于所述绝缘衬底上的锗层；对所述GOI结构进行退火处理，以于所述绝缘衬底上形成锗量子点阵列；于所述锗量子点阵列上形成石墨烯量子点阵列，其中，所述石墨烯量子点阵列中各石墨烯量子点与所述锗量子点阵列中各锗量子点一一对应，且所述石墨烯量子点包裹所述锗量子点；以及对上一步骤所得结构中的所述锗量子点阵列进行氧化挥发处理，以去除所述锗量子点阵列，实现在所述绝缘衬底上直接制备所述石墨烯量子点阵列。通过本发明解决了现有无法制备出排列有序的石墨烯量子点阵列的问题。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，特别是涉及一种在绝缘衬底上直接制备石墨烯量子点阵列的方法。

背景技术

表面增强拉曼光谱是指将待测物分子吸附在粗糙金属材料表面，使待测物的拉曼信号增强的光谱现象。表面增强拉曼散射(SERS)的发现，避免了荧光背景的干扰，使拉曼散射光谱检测的精度产生了飞跃，在生物化学、生物物理和分子生物学等方面得到了广泛的应用。最早用于拉曼增强的衬底主要以金、银、铜三种金属和少数极不常用的碱金属(如锂、钠等)为主，金银等金属除了价格昂贵之外，衬底制作程序比较复杂，不同金属的增强效率差别比较大，因此寻找更好的表面拉曼增强衬底材料至关重要。

2011年开始，一些研究团队尝试用机械剥离的石墨烯作为表面拉曼增强的衬底材料，并且成功地探测到荧光分子的拉曼信号。与贵金属相比，石墨烯结构稳定，价格低，环境友好，能够很好地吸附被探测分子。但是，石墨烯由于增强机制的限制，与传统贵金属相比，拉曼增强效果明显要弱一些；因此探索合适的拉曼增强衬底一直是表面拉曼增强光谱研究的重要课题。

复旦大学魏大程课题组开发了一种合成石墨烯量子点的新方法，即准平衡等离子体增强化学气相沉积法，通过plasma促进甲烷分解制备出石墨烯量子点；这种方法可以直接在二氧化硅绝缘衬底上生长出石墨烯量子点，与传统溶液法合成的石墨烯量子点相比，通过这种方法生成的石墨烯量子点不用转移，可以直接作为拉曼增强衬底使用，而且测试结果表明该衬底拉曼增强效果优于普通二维石墨烯。虽然通过上述方法可以直接在二氧化硅绝缘衬底上制备石墨烯量子点，但却无法制备出排列有序的石墨烯量子点阵列。

鉴于此，有必要设计一种新的在绝缘衬底上直接制备石墨烯量子点阵列的方法用以解决上述技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种在绝缘衬底上直接制备石墨烯量子点阵列的方法，用于解决现有无法制备出排列有序的石墨烯量子点阵列的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种在绝缘衬底上直接制备石墨烯量子点阵列的方法，所述制备方法包括：

步骤1)提供一GOI结构，所述GOI结构包括绝缘衬底，和形成于所述绝缘衬底上的锗层；

步骤2)对所述GOI结构进行退火处理，以于所述绝缘衬底上形成锗量子点阵列；

步骤3)于所述锗量子点阵列上形成石墨烯量子点阵列，其中，所述石墨烯量子点阵列中各石墨烯量子点与所述锗量子点阵列中各锗量子点一一对应，且所述石墨烯量子点包裹所述锗量子点；以及

步骤4)对步骤3)所得结构中的所述锗量子点阵列进行氧化挥发处理，以去除所述锗量子点阵列，实现在所述绝缘衬底上直接制备所述石墨烯量子点阵列。

可选地，步骤2)中，对所述GOI结构进行退火处理，以于所述绝缘衬底上形成所述锗量子点阵列时，退火温度为800℃～916℃，退火时间为120min～180min，通入气体包括：氢气和氩气，所述氢气的气体流量为30sccm～50sccm，所述氩气的气体流量为300sccm～500sccm。

可选地，所述锗量子点的直径和所述锗层的厚度呈正相关，所述锗量子点的高度和所述锗层的厚度呈正相关。