[发明专利]向3C-SiC注入硅的铜膜退火石墨烯纳米带制备方法

摘要

本发明公开了一种向3C-SiC注入硅的铜膜退火石墨烯纳米带制备方法，主要解决现有技术中制备的石墨烯表面不光滑、连续性不好，且制作器件时由于光刻工艺使石墨烯的电子迁移率降低的问题。其制作过程为：(1)在Si衬底基片上先生长一层碳化层作为过渡；(2)在温度为1100℃-1250℃，气源为C3H8和SiH4下异质外延生长3C-SiC薄膜；(3)在3C-SiC薄膜上选取注入区，并注入Si离子；(4)将3C-SiC薄膜样片置于外延炉中，加热至1200-1300℃，恒温时间为30-90min,使注入区的3C-SiC热解生成碳膜；(5)将生成的碳膜样片置于Cu膜上，并将它们一同置于Ar气中，在温度为900-1200℃下退火10-20min生成石墨烯纳米带。本发明成本低，安全性高，注入区的3C-SiC热解温度降低，且生成的石墨烯纳米带表面光滑，连续性好，可用于制作微电子器件。

主权项

一种向3C‑SiC注入硅的铜膜退火石墨烯纳米带制备方法，包括以下步骤：（1）对4‑12英寸的Si衬底基片进行标准清洗；（2）将清洗后的Si衬底基片放入CVD系统反应室中，对反应室抽真空达到10‑7mbar级别；（3）在H2保护的情况下，使反应室逐步升温至碳化温度900℃‑1100℃，再通入流量为40ml/min的C3H8，对Si衬底进行碳化3‑8min，生长一层碳化层；（4）使反应室迅速升温至生长温度1100℃‑1250℃，并通入C3H8和SiH4气体，进行3C‑SiC薄膜异质外延生长，生长时间为35‑70min，然后在H2的保护下逐步降温至室温，完成3C‑SiC薄膜的生长；（5）在生长好的3C‑SiC薄膜样片上的指定区域注入能量为15‑30keV，剂量为5×1014~5×1017cm‑2的Si离子；（6）将注入Si离子后的3C‑SiC薄膜样片放入压强为0.5~1×10‑6Torr的外延炉中，并向其中通入Ar气，再加热至1200‑1300℃，保持恒温时间为30‑90min,使指定区域的3C‑SiC热解生成碳膜；（7）将生成的碳膜样片置于Cu膜上，再将它们一同置于Ar气气氛中，在温度为900‑1200℃下退火10‑20分钟，使碳膜依附在Cu膜上重构成石墨烯纳米带，最后从石墨烯纳米带样片上取开Cu膜。