[發(fā)明專利]石墨烯納米電子器件及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510064601.3
• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN104701146B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐成春;顧長志;楊海方;李俊杰;金愛子;姜倩晴
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院物理研究所
• 主分類號: H01L21/04
• 分類號: H01L21/04;H01L29/16;B82Y10/00
• 代理公司: 北京智匯東方知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11391
• 代理人: 范曉斌,梁田

1.一種石墨烯納米電子器件的制備方法，用于在一襯底(10)上形成至少一個石墨烯納米電子器件，每一所述石墨烯納米電子器件包括帶有納米結(jié)構(gòu)(20)的石墨烯區(qū)(30)以及與所述石墨烯區(qū)(30)連接的金屬電極(40)，所述制備方法包括：

步驟S1、提供一襯底(10)，所述襯底(10)的上表面(11)由絕緣介質(zhì)材料形成；

步驟S2、直接在所述襯底(10)的所述上表面(11)上形成連續(xù)的石墨烯層(50)，并且所述石墨烯層(50)覆蓋所述襯底(10)的整個所述上表面(11)；

步驟S3、在所述石墨烯層(50)上形成各個所述金屬電極(40)；

步驟S4、在所述石墨烯層(50)上覆蓋抗蝕劑層，采用電子束曝光的方式對所述抗蝕劑層進行曝光，以使得所述抗蝕劑層成形為預(yù)定的掩模的形狀；其中，所述掩模的圖案成形為僅用于在各個所述石墨烯區(qū)(30)在所述石墨烯層(50)中的預(yù)定位置處形成各個所述石墨烯區(qū)(30)的所述納米結(jié)構(gòu)(20)；

步驟S5、對帶有所述掩模的所述襯底(10)進行反應(yīng)離子刻蝕，以在所述石墨烯區(qū)(30)中形成所述納米結(jié)構(gòu)(20)；

步驟S6、在形成所述納米結(jié)構(gòu)(20)之后，去除所述石墨烯區(qū)(30)周圍的一部分所述石墨烯層(50)，以將所述石墨烯層(50)中的所述石墨烯區(qū)(30)與所述石墨烯區(qū)(30)外的其余石墨烯層(51)斷開。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S3還包括：在所述石墨烯層(50)上形成用于在電子束曝光時將曝光版圖與所述襯底(10)進行對準(zhǔn)的對準(zhǔn)標(biāo)記，所述對準(zhǔn)標(biāo)記包括：

用于將所述曝光版圖與所述襯底(10)進行整體對準(zhǔn)的全局對準(zhǔn)標(biāo)記(61)；和

在每一所述石墨烯區(qū)(30)在所述石墨烯層(50)中的預(yù)定位置周圍形成的局部對準(zhǔn)標(biāo)記(31)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述對準(zhǔn)標(biāo)記為在所述石墨烯層(50)上形成的金屬標(biāo)記，其與所述金屬電極(40)同時形成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，采用光刻和平板印刷工藝形成所述對準(zhǔn)標(biāo)記和所述金屬電極(40)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述光刻為紫外光刻。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟S2中，采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積工藝在所述襯底(10)的所述上表面(11)上沉積所述石墨烯層(50)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟S6中，采用光刻和等離子體刻蝕工藝進行所述去除操作。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述光刻為紫外光刻。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述納米結(jié)構(gòu)(20)為石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)或石墨烯納米反點陣結(jié)構(gòu)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述至少一個石墨烯納米電子器件為在所述襯底(10)上呈周期性陣列布置的多個石墨烯的納米結(jié)構(gòu)(20)。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟S2中，在所述襯底(10)上形成連續(xù)的所述石墨烯層(50)之前，還包括對所述襯底(10)進行拋光和清洗的步驟。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備方法，其特征在于，經(jīng)所述拋光后的所述襯底(10)的表面粗糙度Ra＜3nm。

13.一種石墨烯納米電子器件，其特征在于，采用權(quán)利要求1-12中任一項所述的方法制備而成。