[發明專利]測量以半導體為襯底的石墨烯微區遷移率的方法

有效

• 申請號: 201710197142.5
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN107037284B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 鐘海艦;劉爭暉;徐耿釗;徐科
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

1.一種測量以半導體為襯底的石墨烯微區遷移率的方法，其特征在于，包括如下步驟：

在半導體襯底表面覆蓋石墨烯以形成石墨烯微區，并配置與所述石墨烯微區接觸的導電探針；

將所述導電探針與掃描開爾文探針力顯微鏡連接，以測量石墨烯微區的實際功函數，從而獲得所述石墨烯微區與半導體襯底之間的勢壘高度φ_Bn0；

將所述導電探針與導電原子力顯微鏡連接，以采集所述石墨烯微區的電流-電壓曲線；

根據所述石墨烯微區與半導體襯底之間的勢壘高度φ_Bn0以及熱電子發射模型對所述電流-電壓曲線進行分析擬合，得到所述導電探針與石墨烯微區的有效接觸半徑；

根據所述導電探針與石墨烯微區的有效接觸半徑以及實際接觸半徑，計算所述石墨烯微區遷移率μ的值。

2.根據權利要求1所述的測量以半導體為襯底的石墨烯微區遷移率的方法，其特征在于，還包括在所述半導體襯底上制作歐姆接觸電極，并將所述掃描開爾文探針力顯微鏡及導電原子力顯微鏡分別與所述歐姆接觸電極連接。

3.根據權利要求1所述的測量以半導體為襯底的石墨烯微區遷移率的方法，其特征在于，將所述石墨烯微區的實際功函數與本征石墨烯的功函數進行比較，得到石墨烯微區的費米能級的移動量及石墨烯的載流子濃度n，從而利用能帶結構計算出所述石墨烯微區與半導體襯底之間的勢壘高度φ_Bn0。

4.根據權利要求1所述的測量以半導體為襯底的石墨烯微區遷移率的方法，其特征在于，通過熱電子發射模型公式對電流-電壓曲線進行分析擬合，得到導電探針與石墨烯微區的有效接觸面積A，進而得到有效接觸半徑，其中，I為流經肖特基結的電流密度，A*為有效理查德常數，T為絕對溫度，φ_Bn0為勢壘高度，k為玻爾茲曼常數，V為接觸處的端電壓，η為理想因子，q為電子電量。

5.根據權利要求1所述的測量以半導體為襯底的石墨烯微區遷移率的方法，其特征在于，利用赫茲公式獲得所述導電探針與石墨烯微區的實際接觸半徑，其中r為導電探針與所述半導體襯底的實際接觸半徑、F為導電探針載荷、R為導電探針曲率半徑、Y₁、Y₂為所述半導體襯底和導電探針的楊氏模量、ν₁、ν₂為所述半導體襯底和導電探針的泊松比。

6.根據權利要求1所述的測量以半導體為襯底的石墨烯微區遷移率的方法，其特征在于，在采用掃描開爾文探針力顯微鏡測量石墨烯的實際功函數步驟之前，還包括校準導電探針功函數的步驟：利用掃描開爾文探針力顯微鏡掃描石墨烯微區表面，并根據石墨烯的功函數校準得到導電探針的功函數。

7.根據權利要求1所述的測量以半導體為襯底的石墨烯微區遷移率的方法，其特征在于，將所述導電探針與石墨烯微區的有效接觸半徑減去實際接觸半徑，得到載流子在石墨烯微區表面的平均自由程l；

利用平均自由程l和遷移率μ的關系式可得到遷移率μ的值，其中，n為石墨烯微區的載流子濃度，q為電子電量，h 為普朗克常數。

8.根據權利要求1所述的測量以半導體為襯底的石墨烯微區遷移率的方法，其特征在于，在半導體襯底表面覆蓋石墨烯步驟之前，清洗所述半導體襯底表面。