[發明專利]一種微納尺度石墨烯自組裝生長的方法

有效

• 申請號: 201210591644.3
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103014845A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 柴正;王東;寧靜;韓碭;閆景東;張進成;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: C30B25/00
• 分類號: C30B25/00;C30B29/02;C01B31/02
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種微納尺度石墨烯自組裝生長的方法，其特征在于，該方法在襯底上利用電子束蒸發形成過渡族金屬薄膜，通過控制電子束蒸發過渡族金屬的流量、溫度、壓強、時間因素以控制過渡族金屬薄膜的厚度，利用金屬薄膜的表面張力，在襯底上自然形成過渡族金屬顆粒分布，繼而在形成的過渡族金屬顆粒分布陣列上通過化學氣相沉積（CVD）形成微納尺度的石墨烯。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法的具體實現步驟為：

步驟一，將半導體器件級的襯底依次用洗滌劑、純凈水、去離子水、分析純的丙酮和分析純的乙醇各超聲清洗5分鐘，再烘干5~10分鐘；

步驟二，將襯底在氬氣（Ar）氣氛中、0.1~1Torr真空度下，對銅進行電子束蒸發鍍膜；

步驟三，將襯底放入化學氣相沉積（CVD）生長室，向反應室通入H₂，對化學氣相沉積（CVD）的金屬薄膜進行處理，在表面張力的作用下，銅薄膜縮聚成團，在襯底表面形成銅顆粒的陣列分布；

步驟四，向反應室通入Ar和CH₄；

步驟五，自然降溫到100℃以下，保持步驟四中的Ar和CH₄流量不變，氣壓0.1~1Torr，完成石墨烯的生長。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟一中，半導體器件級的襯底包括Si/SiO₂、Si/SiN、Al₂O₃、Al_xGa_1-xN、In_xGa_1-xN、Mg_xZn_1-xO、SiC。

4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟二中，將襯底在氬氣（Ar）氣氛中、0.1~1Torr真空度下，對銅進行電子束蒸發鍍膜時，電子束電壓10~100kV，電流1~10mA，銅膜厚度0.1~1μm。

5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟三中，將襯底放入化學氣相沉積（CVD）生長室，向反應室通入H₂，對化學氣相沉積（CVD）的金屬薄膜進行處理時，流量1~20sccm，溫度900~1000℃，時間20~60分鐘，氣壓1~50Torr。

6.如權利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟四中，向反應室通入Ar和CH₄時，保持Ar和CH₄的流量比為10:1~2:1，Ar流量20~200sccm，CH₄流量1~20sccm，氣壓維持在0.1~1Torr，溫度900~1100℃，升溫和保持時間共20~60分鐘。

7.如權利要求2所述的方法，其特征在于，該方法所制備的微納尺度石墨烯材料可作為二次覆蓋的籽晶及石墨烯器件的電極使用。