[發(fā)明專利]一種全碳石墨烯器件及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201410513286.3 | 申請(qǐng)日： | 2014-09-29 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN104393027B | 公開（公告）日： | 2017-06-27 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 方英;楊龍;李紅變 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 國家納米科學(xué)中心 |
| 主分類號(hào)： | H01L29/16 | 分類號(hào)： | H01L29/16;H01L29/772;H01L21/04 |
| 代理公司： | 北京品源專利代理有限公司11332 | 代理人： | 鞏克棟,侯桂麗 |
| 地址： | 100190 北*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 石墨 器件 及其 制備 方法 | ||
1.一種全碳石墨烯器件，包括源電極、漏電極、溝道、基底層，其特征在于，所述源電極和漏電極分別連接于溝道的兩側(cè)，所述基底層位于源電極、漏電極及溝道的下方；所述源電極和漏電極為碳納米管-石墨烯復(fù)合膜；所述溝道由石墨烯組成；所述源電極、漏電極與溝道為連續(xù)一體薄膜；所述基底層作為支撐層位于所述薄膜下面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，用于組成溝道的石墨烯為單層石墨烯，所述復(fù)合膜中石墨烯層數(shù)為1-5層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述基底層為硅片或柔性基底。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述柔性基底為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺或者聚二甲基硅氧烷中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述硅片為高摻雜硅晶圓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述高摻雜硅晶圓表面覆蓋熱氧化二氧化硅層。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯基底層厚度為100μm-1000μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯基底層厚度為200μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述源電極與漏電極之間的間距為1μm-1000μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，所述溝道的寬度為1μm-1000μm。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全碳石墨烯器件，其特征在于，當(dāng)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯基底層厚度為200μm時(shí)，所述的全碳石墨烯器件的最小彎曲半徑為1.3mm。
12.權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述全碳石墨烯器件的制備方法，包括如下步驟：
(1)將銅箔上的碳納米管膜圖形化；
(2)將步驟(1)所得的碳納米管膜圖形化的銅箔放入化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)中，生長石墨烯，得到復(fù)合膜-石墨烯薄膜；
(3)分割步驟(2)所得復(fù)合膜-石墨烯薄膜，制備不同溝道尺寸的源漏電極和溝道；
(4)在表面覆蓋復(fù)合膜-石墨烯薄膜的銅箔上旋涂有機(jī)膠，然后置于銅刻蝕液中除去銅箔，得到有機(jī)薄膜與全碳層的復(fù)合結(jié)構(gòu)；
(5)將步驟(4)所得有機(jī)薄膜與全碳層的復(fù)合結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到基底層上，去除有機(jī)膠，得到全碳石墨烯器件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中碳納米管膜圖形化采用微加工工藝進(jìn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中碳納米管膜圖形化采用“自上而下”的微加工工藝進(jìn)行。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)包括：以金屬掩膜板做保護(hù)，利用刻蝕方法將金屬掩膜板上的圖形轉(zhuǎn)移到銅箔支撐的碳納米管膜上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述刻蝕方法為反應(yīng)離子刻蝕，刻蝕條件為：系統(tǒng)壓強(qiáng)1-50Pa，刻蝕功率50-300W，氧氣流量5-30sccm，刻蝕時(shí)間3-5min。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)為低壓化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的具體制備過程為：抽真空至7.8×10-2-8.0×10-2Torr，通入流量為5-20sccm的氫氣，30-60min內(nèi)將管式爐升溫至900-1050℃，并繼續(xù)保溫10-60min，然后通入流量為10-20sccm的甲烷，繼續(xù)反應(yīng)30-90min。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述分割采用微加工工藝進(jìn)行。
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H01L 半導(dǎo)體器件；其他類目中不包括的電固體器件
H01L29-00 專門適用于整流、放大、振蕩或切換，并具有至少一個(gè)電位躍變勢(shì)壘或表面勢(shì)壘的半導(dǎo)體器件；具有至少一個(gè)電位躍變勢(shì)壘或表面勢(shì)壘，例如PN結(jié)耗盡層或載流子集結(jié)層的電容器或電阻器；半導(dǎo)體本體或其電極的零部件
H01L29-02 .按其半導(dǎo)體本體的特征區(qū)分的
H01L29-40 .按其電極特征區(qū)分的
H01L29-66 .按半導(dǎo)體器件的類型區(qū)分的
H01L29-68 ..只能通過對(duì)一個(gè)不通有待整流、放大或切換的電流的電極供給電流或施加電位方可進(jìn)行控制的
H01L29-82 ..通過施加于器件的磁場變化可控的
