[發(fā)明專利]一種制備石墨烯肖特基結(jié)的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711086556.7
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN108133885A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐安麗;王剛;陳達;郭慶磊;張楠;李久榮;向鵬程;楊思維;丁古巧
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學
• 主分類號: H01L21/285
• 分類號: H01L21/285
• 代理公司: 上海精晟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31253
• 代理人: 廖斌

一種制備石墨烯肖特基結(jié)的方法，包括下列步驟：(1)提供一鍺襯底；(2)在該鍺襯底的特定區(qū)域上旋涂形成PMMA薄膜層；(3)將該鍺襯底進行第一階段保溫，排除空氣、增強PMMA薄膜層中PMMA活性；(4)進行第二階段生長，使鍺襯底上的特定區(qū)域的PMMA薄膜層中PMMA的碳原子分解出來并沉積于鍺襯底表面形成石墨烯；(5)使鍺襯底冷卻降至室溫；(6)在鍺襯底上長有石墨烯的特定區(qū)域和沒有石墨烯的區(qū)域上分別生長一層金作為電極。本發(fā)明的有益效果為：通過在鍺襯底上直接生長石墨烯，避免了轉(zhuǎn)移過程，不會破壞石墨烯的優(yōu)異性能，從而得到穩(wěn)定的石墨烯肖特基結(jié)器件結(jié)構(gòu)；免轉(zhuǎn)移的制作石墨烯肖特基器件有利于降低制備成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石墨烯的制備方法，尤其涉及一種直接制備石墨烯肖特基結(jié)的方法。

背景技術(shù)

2004年，英國曼徹斯特大學的兩位科學家使用微機械剝離的方法發(fā)現(xiàn)了石墨烯，并于2010年獲得了諾貝爾物理學獎。自從石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，由于其優(yōu)異的性能和巨大的應(yīng)用前景引發(fā)了物理和材料科學等領(lǐng)域的研究熱潮。

眾所周知，石墨烯本身在費米能級附近沒有帶隙，可看作一種半金屬，結(jié)合金-半接觸的知識，石墨烯作為一種半金屬，可與半導體材料(如硅、鍺) 接觸形成肖特基結(jié)，從而在器件制備方面發(fā)揮巨大的作用。為了實現(xiàn)石墨烯肖特基器件的應(yīng)用，首先需要將石墨烯從催化金屬襯底轉(zhuǎn)移到目標基底上才能進行后續(xù)的器件制備，但是在轉(zhuǎn)移過程中難以避免的會引入雜質(zhì)缺陷和污染，造成破損斷裂，降低石墨烯的穩(wěn)定性、電學性能等，從而對后續(xù)的器件制備造成影響。此外，繁瑣的轉(zhuǎn)移過程增加了工藝成本。

因此，現(xiàn)在亟需一種簡便、成熟的技術(shù)，在不破壞石墨烯性能的前提下，能夠定位制備結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定的石墨烯肖特基結(jié)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中制備石墨烯所存在的缺陷，提供一種直接制備石墨烯肖特基結(jié)的方法來解決上述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種制備石墨烯肖特基結(jié)的方法，其特征在于，包括下列步驟：

(1)提供一鍺襯底，并在該鍺襯底上選擇一特定區(qū)域；

(2)在該鍺襯底的特定區(qū)域上旋涂形成PMMA薄膜層；

(3)將該鍺襯底放入PECVD設(shè)備的管式爐中，使管式爐中溫度升至400℃-600℃，壓力降至0.14mbar-0.2mbar，同時對管式爐中持續(xù)通入氬氣，進行第一階段保溫，持續(xù)時間10min-60min，以排除空氣、增強PMMA薄膜層中 PMMA活性；

(4)在管式爐中打開100W-300W的射頻，進行第二階段生長，持續(xù)時間10min-60min，使鍺襯底上的特定區(qū)域的PMMA薄膜層中PMMA的碳原子分解出來并沉積于鍺襯底表面形成石墨烯；

(5)使鍺襯底冷卻降至室溫；

(6)在鍺襯底上長有石墨烯的特定區(qū)域和沒有石墨烯的區(qū)域上分別生長一層金作為電極，以連接石墨烯與襯底鍺間形成肖特基結(jié)。

上述的一種制備石墨烯肖特基結(jié)的方法，其特征在于，所述鍺襯底的特定區(qū)域上旋涂形成的PMMA薄膜層的厚度為1μm-2μm。

上述的一種制備石墨烯肖特基結(jié)的方法，其特征在于，所述鍺襯底的特定區(qū)域上旋涂形成的PMMA薄膜層的厚度為1μm。

上述的一種制備石墨烯肖特基結(jié)的方法，其特征在于，所述第一階段保溫中，管式爐中溫度升至600℃，壓力降至0.14mbar，同時時間持續(xù)60min。

上述的一種制備石墨烯肖特基結(jié)的方法，其特征在于，所述第二階段生長中，管式爐中打開100W的射頻，持續(xù)時間60min。