石墨烯晶片的制备方法

摘要

本发明提供一种石墨烯晶片的制备方法，包括对需要沉积石墨烯晶片的衬底和石墨材料表面进行活化处理；通过离子注入方法控制石墨烯的厚度；将衬底与石墨表面接触，施加外物理场使石墨烯晶片从石墨材料表面剥离下来并沉积到衬底表面。本发明提供的石墨烯晶片的制备方法直接将高质量石墨烯制备到合适的衬底上，可实现准确定位到衬底某一指定位置，并且制备的石墨烯晶片厚度和尺寸都可控。同时该制备方法工艺流程简单，设备与微电子工艺设备兼容，不需要大量的人工劳动力，重复性好，可以用于自动化宏量生产石墨烯晶片。

主权项

一种石墨烯晶片的制备方法，其特征在于，包括：对需要沉积石墨烯晶片的衬底和石墨材料表面进行活化处理；通过离子注入方法控制石墨的厚度；所述通过离子注入方法控制石墨的厚度包括将表面处理后的高定向热解石墨放置到等离子体浸没注入系统，进行离子注入，注入腔室的本地压强为10^‑5Pa～1000Pa，注入腔室工作压强为0.01Pa～100Pa，注入的气体选择O₂，O₂流量为：10～100sccm，离子体电源频率为13.56MHz～5GHz，输出功率为300～5000W，可施加偏置电压的电源为脉冲直流电源，脉宽为1us～0.1s，占空比为20％～80％，频率为直流～10GHz，所施加的偏置电压为‑20000V～0V；所述工艺离子注入深度控制在0.1nm～100nm范围内；将衬底与石墨表面接触，施加外物理场使石墨烯晶片从石墨材料表面剥离下来并沉积到衬底表面；所述施加的物理场为下述物理场中的一种或者几种：温度场，电场，力场，气体场；当物理场为温度场时，施加的温度场的温度为20～1000℃，温度场施加时间5s～1h；当物理场为电场时，施加的电场的电压为‑30KV～30KV，电场施加时间5s～1h；当物理场为力场时，施加的力场的力为1N～20000N，力场施加时间5s～1h；当物理场为气体场时，施加的气体场压强范围为10^‑7Pa～1000Pa；加入的气体种类为下述气体的一种或者几种：O₂，H₂，He，N₂，Ar，Ne，Kr，Xe。