[發明專利]一種基于石墨烯場效應管的微區加熱方法及結構

在審

• 申請號: 201410114348.3
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103839835A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 王慧山;王浩敏;孫秋娟;劉曉宇;謝紅;陳吉;吳天如;張學富;鄧聯文;謝曉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;B82Y40/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種基于石墨烯場效應管的微區加熱方法，其特征在于，所述基于石墨烯場效應管的微區加熱方法至少包括步驟：

1）制備基于石墨烯的場效應管，所述石墨烯具有窄邊微區結構，所述場效應管的背面設置有背柵；

2）在所述石墨烯兩端的電極之間加電壓源或電流源，通過調節背柵電壓來調制所述窄邊微區結構的電阻，從而實現窄邊微區結構的高溫加熱；所述加熱的溫度范圍為100～1200℃。

2.根據權利要求1所述的基于石墨烯場效應管的微區加熱方法，其特征在于：制備基于石墨烯的場效應管的步驟至少包括：

1-1）提供一目標襯底；

1-2）將制備的石墨烯轉移到所述目標襯底的表面；

1-3）在所述石墨烯上依次旋涂第一光刻膠和第二光刻膠，對所述第一光刻膠進行曝光顯影之后，對所述第二光刻膠進行顯影以暴露石墨烯表面，所述第一光刻膠和第二光刻膠形成T型結構，在暴露的石墨烯表面沉積金屬層，形成電極；

1-4）采用電子束曝光工藝圖形化所述石墨烯，并通過氧化刻蝕工藝刻蝕所述石墨烯，從而形成具有窄邊微區結構的石墨烯薄膜。

1-5）在所述目標襯底的背面沉積金屬層形成背柵。

3.根據權利要求2所述的基于石墨烯場效應管的微區加熱方法，其特征在于：所述步驟1-2）中制備石墨烯的步驟為：

1-2-1）提供一生長襯底，對所述生長襯底進行拋光處理，并對所述生長襯底進行清洗；

1-2-2）將所述生長襯底置于反應腔中，對所述反應腔進行抽真空后通入H2氣并升溫至一定溫度，然后對所述生長襯底進行等離子體預處理；

1-2-3）保持通入H₂氣并通入CH₄，采用等離子體增強化學氣相沉積法于所述生長襯底表面生長石墨烯薄膜。

4.根據權利要求1所述的基于石墨烯場效應管的微區加熱方法，其特征在于：所述窄邊微區結構的尺寸設置為50～200nm。

5.根據權利要求1所述的基于石墨烯場效應管的微區加熱方法，其特征在于：所述石墨烯為規則且對稱的圖形。

6.根據權利要求5所述的基于石墨烯場效應管的微區加熱方法，其特征在于：所述石墨烯的圖形形狀為蛇型、啞鈴型或鏤空型。

7.根據權利要求1所述的基于石墨烯場效應管的微區加熱方法，其特征在于：在所述石墨烯兩端施加的電流范圍為I，0＜I≤0.2mA。

8.一種基于石墨烯場效應管的微區加熱結構，其特征在于，所述基于石墨烯場效應管的微區加熱結構至少包括：基于石墨烯的場效應管，所述石墨烯具有窄邊微區結構。

9.根據權利要求8所述的基于石墨烯場效應管的微區加熱結構，其特征在于：所述基于石墨烯的場效應管的結構包括：目標襯底、制作于所述目標襯底上且具有窄邊微區結構的石墨烯、設置于所述石墨烯兩端表面上的電極、以及設置于所述目標襯底背面的背柵。

10.根據權利要求8或9所述的基于石墨烯場效應管的微區加熱結構，其特征在于：所述窄邊微區結構的尺寸設置為50～200nm。

11.根據權利要求8所述的基于石墨烯場效應管的微區加熱結構，其特征在于：所述石墨烯為規則且對稱的圖形。

12.根據權利要求11所述的基于石墨烯場效應管的微區加熱結構，其特征在于：所述石墨烯的圖形形狀為蛇型、啞鈴型或鏤空型。

13.一種利用權利要求8～12任一項所述的基于石墨烯場效應管的微區加熱結構進行加熱的用途。