[發明專利]一種在絕緣襯底上制備石墨烯枝晶的方法

有效

• 申請號: 201810903586.0
• 申請日: 2018-08-09
• 公開（公告）號: CN108910868B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 許士才;李迎仙;張晶;孫麗;于法鵬;王吉華;趙顯
• 申請（專利權）人: 德州學院;山東大學
• 主分類號: C01B32/186
• 分類號: C01B32/186
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

1.一種在絕緣襯底上制備石墨烯枝晶的方法，其特征在于：具體步驟為：

1)將絕緣襯底清洗，吹干；

2)將1)中吹干的襯底放入CVD管式爐中，管式爐抽真空，升溫至200℃～300℃，通入氫氣，溫度升高至800℃～900℃時恒溫刻蝕襯底表面；

3)氫氣刻蝕后緩慢升溫，升溫至1050～1080℃，恒溫，通入碳源和氫氣，進行石墨烯生長；

4)生長結束，停止通入氣體，先降溫至700℃～800℃，再自然降溫到室溫，即得石墨烯枝晶；

步驟1)中絕緣襯底為硅片，所述硅片厚度為400-600μm；硅片表面為無定型SiO₂層，所述SiO₂層的厚度為100-400nm；SiO₂層表面經過拋光處理，Si表面未經過拋光處理。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述硅片厚度為450-550μm。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述SiO₂層的厚度為200-350nm。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟1)中采用化學清洗劑進行超聲清洗，依次用化學清洗劑丙酮、乙醇和去離子水進行清洗，清洗的時間為8-12min。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟2)中CVD管式爐中的真空度壓力為10^-5～10^-4mbar。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟2)中升溫至200～300℃的升溫速率為8-12℃/min，升溫至800～900℃的升溫速率為8-12℃/min；步驟2)中氫氣的純度大于99.9％，氫氣流量為15～25sccm；步驟2)中恒溫刻蝕的時間為30～60min。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：所述步驟2)中氫氣流量為15～20sccm。

8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：所述步驟2)中恒溫刻蝕的時間為30～40min。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟3)中升高溫度至1050～1080℃時升溫速率為4-6℃/min，恒溫30min～120min，壓力與步驟2)中的壓力相同。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于：所述步驟3)中恒溫100～120min。

11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟3)中通入的碳源為甲烷，甲烷的純度大于99.9％，甲烷的流量為15～60sccm；通入的甲烷和氫氣的比例為2:3～4:1。

12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于：所述步驟3)中甲烷的流量為25～40sccm。

13.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟4)中降溫至700℃～800℃的降溫速率為100～200℃/min。

14.權利要求1-13任一項所述的在絕緣襯底上制備石墨烯枝晶的方法制備得到在絕緣襯底上生長的石墨烯枝晶。

15.權利要求14所述的在絕緣襯底上生長的石墨烯枝晶在制備微電子器件中的應用。