[发明专利]柔性石墨烯场效应晶体管及制备方法

权利要求书

1.石墨烯场效应晶体管集成器件的制备方法，其特征在于，包括

提供基片的步骤，提供具有柔性的基片，所述基片固定在衬底上；

栅极制备步骤，利用热蒸镀的方式在所述基片上形成栅极；

栅极介电层制备步骤，利用ALD原子层沉积镀膜的方法在所述栅极上依次形成一层Ti成核层和HfO₂栅极介电层；

石墨烯层制备步骤，在所述HfO₂栅极介电层上利用印章法转移石墨烯，得到石墨烯层；

源极和漏极制备步骤，利用掩膜版光刻的方式在石墨烯层上制备得到源极和漏极；

包覆层制备步骤，利用ALD原子层沉积镀膜的方法在所述石墨烯层上形成包覆层，所述源极和漏极露出所述包覆层；

石墨烯集成器件制备步骤，将所述包覆层制备步骤所得的基片与所述衬底剥离，得到石墨烯场效应晶体管；利用掩膜版光刻的方式通过金属层分别将至少两个所述石墨烯场效应晶体管进行串联和/或并联，连接方式为同一所述石墨烯场效应晶体管上的所述栅极与所述源极连接，一个所述石墨烯场效应晶体管上的所述栅极与另一个所述石墨烯场效应晶体管上的所述漏极连接。

2.根据权利要求1所述的石墨烯场效应晶体管集成器件的制备方法，其特征在于，所述石墨烯层制备步骤包括以下步骤：

通过CVD法生长在铜箔上生长石墨烯，在石墨烯层上旋涂PMMA溶液，得到顺序为PMMA层/石墨烯层/铜箔的组合体一；

在组合体一位于PMMA层的一侧上通过PDMS胶粘附并压实在载玻片上，并去除铜箔，得到顺序为载玻片/PDMS层/PMMA层/石墨烯层的组合体二；

将组合体二位于石墨烯一侧辊压在所述HfO2栅极介电层上，组合体二覆盖所述漏极、所述栅极和所述源极；辊压时的温度为160-180℃，辊压时间为0.5-4min；去除组合体二上的载玻片和PDMS层；

利用丙酮去掉PMMA层，然后利用异丙醇清洗，再用去离子水冲洗洗净；

在石墨烯层上涂胶光刻，得到石墨烯图形化沟道，显影，再利用等离子plasma打掉多余的石墨烯，得到石墨烯器件。

3.根据权利要求2所述的石墨烯场效应晶体管集成器件的制备方法，其特征在于，所述组合体二制备步骤更具体地包括以下步骤：

在组合体一位于PMMA层的一侧上涂覆PDMS胶；

将载玻片粘附在PDMS胶上，并压实；

将上述得到的组合体放入APS100刻蚀液中刻蚀去除铜箔，用去离子水洗干净后吹干，得到顺序为载玻片/PDMS层/PMMA层/石墨烯层的组合体二。

4.根据权利要求1所述的石墨烯场效应晶体管集成器件的制备方法，其特征在于，所述栅极制备步骤包括以下步骤：

在所述基片上旋涂LOR5A胶，再旋涂AZ5214胶，然后光刻曝光，显影，得到想要的第一图案；

利用热蒸镀的方式在所述基片上形成一层Au/Cr金属层，除去光刻胶，形成所述栅极。

5.根据权利要求1或4所述的石墨烯场效应晶体管集成器件的制备方法，其特征在于，所述栅极介电层制备步骤包括以下步骤：

利用ALD原子层沉积镀膜的方法在所述栅极制备步骤所得到产物上形成一层Ti成核层；

在所述Ti成核层上利用ALD原子层沉积镀膜的方法形成一层Hf层，然后对Hf层进行氧化，得到HfO₂栅极介电层。

6.根据权利要求1或2所述的石墨烯场效应晶体管集成器件的制备方法，其特征在于，所述源极和漏极制备步骤包括以下步骤：

在所述石墨烯层上涂布光刻胶，然后光刻曝光，显影，得到想要的第二图案；

利用热蒸镀方法进行蒸镀，在所述石墨烯层上形成一层Au/Cr金属层；

利用NMP溶液除去带有光刻胶的部分，去除时的温度为80-90℃，去除时间为8-12min，得到所述源极和漏极。