[發(fā)明專利]一種石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110086082.2
• 申請(qǐng)日: 2011-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN102184858A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周鵬;孫清清;吳東平;張衛(wèi)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/336
• 分類號(hào): H01L21/336;C23C16/26;C23C16/34
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

1.一種石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）提供紅外線可穿透的襯底；

（2）化學(xué)氣相淀積石墨烯形成石墨烯溝道層；

（3）在所述石墨烯溝道層上構(gòu)圖形成柵介質(zhì)層；以及

（4）在所述柵介質(zhì)層上構(gòu)圖形成柵端；

其中，所述石墨烯溝道層可操作地在紅外線輻射下產(chǎn)生光電導(dǎo)效應(yīng)、以使所述石墨烯場效應(yīng)晶體管的電學(xué)特性發(fā)生變化。

2.如權(quán)利要求1所述的石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述石墨烯溝道層的石墨層數(shù)為2至10層。

3.如權(quán)利要求1或2所述的石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）包括以下過程：

（2a）將所述襯底置于化學(xué)氣相淀積裝置的腔體中，通入Ar/H₂混合氣體，其中，流量范圍為200sccm至800sccm，壓力為8托至9托；

（2b）在確保所述腔體內(nèi)壓力為300-500毫托的環(huán)境下，通入甲烷與惰性氣體，甲烷與惰性氣體的氣體流量比值范圍約是1:2~1:5，甲烷與惰性氣體的總流量的范圍為280sccm至480sccm；以及

（2c）加熱到化學(xué)氣相淀積的溫度后，在Ar/H₂混合氣體環(huán)境下按每分鐘45--55℃的速率降至室溫。

4.如權(quán)利要求1或2所述的石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述化學(xué)氣相淀積的溫度范圍為300℃-400℃。

5.如權(quán)利要求1或2所述的石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，步驟（3）所述柵介質(zhì)層為厚度范圍為10埃至100埃的高κ介質(zhì)層。

6.如權(quán)利要求5所述的石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述柵介質(zhì)層為原子層淀積生長形成的六方氮化硼，所述步驟（3）包括以下過程：

（3a）利用BBr₃作為硼的前驅(qū)體、NH3作為氮的前驅(qū)體、惰性氣體作為載氣，原子層淀積的反應(yīng)腔的溫度為400℃到750℃，原子層淀積的反應(yīng)腔內(nèi)壓力范圍為1-10托；

（3b）先以流速800--1000sccm通入Ar/BBr₃?2-3秒鐘后，再通入260--300sccm?Ar氣3--4秒鐘，再以16--20sccm流速通入NH₃?2--3秒鐘，最后通入260--300sccm?Ar氣3--4秒鐘，從而完成一個(gè)循環(huán)；以及

（3c）?重復(fù)以上步驟（3b），直至六方氮化硼生長達(dá)到的預(yù)定厚度。

7.如權(quán)利要求5所述的石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述柵介質(zhì)層為原子層淀積生長形成的Al₂O₃，所述步驟（3）還包括以下步驟：在步驟（3a）之前用NO₂對(duì)所述石墨烯溝道層進(jìn)行表面處理。

8.如權(quán)利要求5所述的石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述柵介質(zhì)層為原子層淀積生長形成的Al₂O₃，所述步驟（3）還包括以下步驟：在步驟（3a）之前在所述石墨烯溝道層上生長3,4,9,10?-苝四羧酸的聚合物緩沖層。

9.如權(quán)利要求8所述的石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述生長3,4,9,10?-苝四羧酸的聚合物緩沖層的過程為：將所述石墨烯溝道層置入3,4,9,10?-苝四羧酸溶液中浸泡30--35分鐘。

10.如權(quán)利要求8所述的石墨烯場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，在原子層淀積生長Al₂O₃時(shí)，在50-200℃條件下利用三甲基鋁和水作為前驅(qū)體來生長Al₂O₃。