一种单晶石墨烯pn结及其制备方法

摘要

本发明公开了一种调制掺杂石墨烯pn结及其制备方法。所述调制掺杂石墨烯pn结是按照包括下述步骤的方法制备得到的：1)对铜箔基底进行退火处理；2)在铜箔表面以甲烷为碳源生长亚单层本征石墨烯孤立；3)使用惰性气体清理生长体系；4)以乙腈蒸汽为含氮碳源，在本征石墨烯孤岛边界生长氮掺杂石墨烯；5)重复步骤2)-4)的操作至少0次，得到单级或多级石墨烯pn结；6)快速降温终止生长过程；7)以PMMA为媒介将调制掺杂生长得到的石墨烯pn结转移到任意目标基底上。本发明通过在石墨烯生长过程中对碳源进行调节，得到高质量的调制掺杂单晶石墨烯pn结。该产品具有很高迁移率，高效的光电转化效率，其转移特性曲线有双Dirac点，可用于逻辑器件如反相器和倍频器等。

主权项

一种制备调制掺杂单晶石墨烯pn结的方法，包括下述步骤：1)将铜箔置于反应器中并在还原性气氛下进行退火；2)在980‑1020℃温度下向所述反应器中通入碳源气体与还原性气体的混合气体，在步骤1)退火后的铜箔表面生长亚单层的本征石墨烯孤岛；3)向所述反应器中通入惰性气体与还原性气体的混合气体，以除去步骤2)中通入的碳源气体；同时将体系温度降低至900‑960℃；4)维持体系温度在900‑960℃，向所述反应器中通入含氮碳源与还原性气体的混合气体，在步骤2)所述本征石墨烯孤岛的间隙中，以已有的孤岛边缘为起点生长氮掺杂的石墨烯；5)重复所述步骤2)‑4)的操作至少0次，得到单级或多级的石墨烯pn结；6)降低体系温度至室温使得生长不再进行，得到沉积在铜箔表面的调制掺杂单晶石墨烯pn结。