基于Cl<sub>2<sub>反应的SiC衬底上制备结构化石墨烯的方法

摘要

本发明公开了一种基于Cl2反应的SiC衬底上制备结构化石墨烯的方法，主要解决现有技术制备的石墨烯表面不光滑，层数不均匀，制作器件时由于光刻工艺导致石墨烯中电子迁移率降低的问题。其实现过程是：先对SiC样片进行标准清洗；再在SiC样片表面淀积一层SiO2，并在SiO2上刻出图形窗口；再将开窗后的样片置于石英管中，向石英管中通入Ar气和Cl2的混合气体，在700-1100℃下裸露的SiC与Cl2反应3-8min，生成碳膜；将生成的碳膜置于Ar气中，在温度为1000-1200℃下退火10-30min，使碳膜在窗口位置重构成结构化石墨烯。用本发明工艺简单，安全性高，生成的结构化石墨烯表面光滑，孔隙率低，可用于制作微电子器件。

主权项

一种基于Cl2反应的SiC衬底上制备结构化石墨烯的方法，包括以下步骤：（1）对SiC样片进行清洗，以去除表面污染物；（2）在清洗后的SiC样片表面利用等离子体增强化学气相沉积PECVD方法，在SiH4、N2O和N2流速分别为30sccm、60sccm和200sccm，腔内压力为3.0Pa，射频功率为100W，淀积温度为150℃，淀积时间为20‑100min的工艺条件下，淀积一层0.4‑1.2μm厚的SiO2，作为掩膜；（3）在掩膜表面涂一层光刻胶，再在掩膜上刻出与所需制作器件的衬底形状相同的窗口，露出SiC，形成结构化图形；（4）将开窗后的样片置于石英管中，加热至700‑1100℃；（5）向石英管中分别通入流速为95‑98sccm的Ar气和流速为5‑2sccm的Cl2气混合气体，持续3‑8min，使Cl2与裸露的SiC反应，生成碳膜；（6）将生成的碳膜样片置于Ar气中，在温度为1000‑1200℃下退火10‑30min，使碳膜在窗口位置重构成石墨烯。