一种石墨烯的制备方法

摘要

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种利用高温退火在碳化硅衬底上制备石墨烯的方法和设备，该方法是将SiC衬底置于带有热反射屏的石墨桶中，在真空条件下通过射频加热的方式将温度升高，去除衬底表面的水蒸气及有机杂质，然后在一定的压力下，以一定的升温速率，将温度升高到退火温度，保温一段时间，从而控制SiC衬底表面的硅原子与碳原子断键升华，在SiC衬底表面重构形成石墨烯结构。该方法将石墨烯直接制备在SiC衬底上，无需衬底转移过程，节约了生产成本，提高了生产效率，并且可直接用于半导体器件的制作，同时该方法还可以通过控制温度和压力来控制石墨烯的层数。

主权项

一种石墨烯的制备方法，其特征在于：所述制备方法主要包括如下步骤：(1)取一个带有热反射屏的石墨桶，将SiC衬底置于石墨桶底部的凹槽中；并将该石墨桶置于石英加热腔中；(2)在确保石英加热腔内的真空条件下通过射频加热的方式对石英加热腔进行加热将温度升高，去除衬底表面的水蒸气及有机杂质；(3)之后在确保石英加热腔内真空或一定惰性气体压力下，以一定的升温速率将温度升高到退火温度，保温一段时间，从而控制SiC衬底表面的硅原子与碳原子断键升华，在SiC衬底表面重构形成石墨烯结构，然后以一定的降温速率冷却到1300℃以下，最后随炉冷却；所述的SiC衬底为4H‑SiC或6H‑SiC；用于制备石墨烯的晶面为Si面或C面；SiC晶面表面粗糙度小于0.5nm；衬底偏角为0°～8°；所述的步骤2中的真空条件的真空度为10^‑5～10^‑1Pa；去除衬底表面水蒸气、有机杂质的温度为800～1000℃；所述的步骤3中真空或惰性气体压力为10～1000mbar，所选用的惰性气体选自氦气或氩气；所述步骤3中的升温速率为20～100℃/min；退火温度为1300～2000℃；退火保温时间为10～120min；降温速率为50～200℃/min。