[發(fā)明專利]一種基于石墨烯場效應(yīng)管微區(qū)加熱的原位生長材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510316129.8
• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN104894639B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王浩敏;謝紅;李蕾;王慧山;賀立;陳令修;吳天如;鄧聯(lián)文;謝曉明;江綿恒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L21/324;C30B25/02
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所31219
• 代理人: 唐棉棉

1.一種基于石墨烯場效應(yīng)管微區(qū)加熱的原位生長材料的方法，其特征在于，所述方法至少包括步驟：

1)制備基于石墨烯的場效應(yīng)管，所述石墨烯具有窄邊微區(qū)結(jié)構(gòu)，所述場效應(yīng)管的背面設(shè)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(diào)節(jié)背柵電壓來調(diào)制所述窄邊微區(qū)結(jié)構(gòu)的電阻，使所述窄邊微區(qū)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生高溫；

3)在所述窄邊微區(qū)結(jié)構(gòu)表面原位生長材料層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于石墨烯場效應(yīng)管微區(qū)加熱的原位生長材料的方法，其特征在于：所述步驟1)中制備基于石墨烯的場效應(yīng)管的步驟至少包括：

1-1)提供一目標(biāo)襯底；

1-2)將制備的石墨烯轉(zhuǎn)移到所述目標(biāo)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(jìn)行曝光顯影之后，對所述第二光刻膠進(jìn)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(jié)構(gòu)，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(qū)結(jié)構(gòu)的石墨烯薄膜；

1-5)在所述目標(biāo)襯底的背面沉積金屬層形成背柵。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于石墨烯場效應(yīng)管微區(qū)加熱的原位生長材料的方法，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(jìn)行拋光處理，并對所述生長襯底進(jìn)行清洗；

1-2-2)將所述生長襯底置于反應(yīng)腔中，對所述反應(yīng)腔進(jìn)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(jìn)行等離子體預(yù)處理；

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

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于石墨烯場效應(yīng)管微區(qū)加熱的原位生長材料的方法，其特征在于：所述窄邊微區(qū)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的高溫溫度范圍為100～1200℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于石墨烯場效應(yīng)管微區(qū)加熱的原位生長材料的方法，其特征在于：所述窄邊微區(qū)結(jié)構(gòu)的尺寸設(shè)置為50～200nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于石墨烯場效應(yīng)管微區(qū)加熱的原位生長材料的方法，其特征在于：所述石墨烯為規(guī)則且對稱的圖形。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于石墨烯場效應(yīng)管微區(qū)加熱的原位生長材料的方法，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。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于石墨烯場效應(yīng)管微區(qū)加熱的原位生長材料的方法，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。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于石墨烯場效應(yīng)管微區(qū)加熱的原位生長材料的方法，其特征在于：所述材料層為半導(dǎo)體材料層，所述的半導(dǎo)體材料層為ZnO、GaN、AlN、SnO₂、MoS₂、GaP、ZnS、InAs、GaSb、CdSe、TiO₂、PbS、CdS中的一種。

10.一種利用權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述方法獲得的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述器件結(jié)構(gòu)至少包括：

基于石墨烯的場效應(yīng)管，所述石墨烯具有窄邊微區(qū)結(jié)構(gòu)；

背柵，設(shè)置在所述場效應(yīng)管的背面；

材料層，原位生長在所述窄邊微區(qū)結(jié)構(gòu)表面。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述基于石墨烯的場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)包括：目標(biāo)襯底、制作于所述目標(biāo)襯底上且具有窄邊微區(qū)結(jié)構(gòu)的石墨烯、設(shè)置于所述石墨烯兩端表面上的電極。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述窄邊微區(qū)結(jié)構(gòu)的尺寸設(shè)置為50～200nm。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述石墨烯為規(guī)則且對稱的圖形。

14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的器件結(jié)構(gòu)，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。

15.根據(jù)權(quán)利要求10～14任一項(xiàng)所述的器件結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述窄邊微區(qū)結(jié)構(gòu)為陣列化圖形，在所述窄邊微區(qū)結(jié)構(gòu)上原位生長的材料層的圖案與所述窄邊微區(qū)結(jié)構(gòu)的圖案一致，也為陣列化圖形。