一种旁栅石墨烯场效应晶体管的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于化学气相沉积石墨烯的旁栅石墨烯场效应晶体管结构的制备方法，将铜箔放入反应室中，反应室抽真空，对铜箔进行热退火；通过化学气象淀积CVD生长石墨烯；石墨烯转移至高k衬底；利用光刻机曝光源漏以及旁栅位置；利用氧等离子刻蚀机刻蚀旁栅位置处的石墨烯；使用E-beam设备向样品上蒸发金属；将蒸发金属完成的样品放在丙酮中进行超声，然后在无水乙醇中漂洗，用去离子水冲洗，最后使用纯氮气吹干。本发明由于采用旁栅结构，省去了顶栅介质的淀积，避免了顶栅介质对石墨烯材料性质的不良影响。由于采用高k衬底，提高了旁栅对石墨烯导电沟道的调制能力。

主权项

一种基于化学气相沉积石墨烯的旁栅石墨烯场效应晶体管结构的制备方法，其特征在于，该制备方法制作的晶体管，使用了旁栅结构，基于高k衬底，是一种专门应用于石墨烯；该制备方法实现步骤包括如下：将铜箔放入反应室中，反应室抽真空；向反应室通入流量为1~20sccm 的H2，升高反应室内温度至900~1300℃，对铜箔进行热退火，退火时间为20~60min；向反应室通入流量为20~200sccm的H2和流量为2~20sccm 的CH4，通过化学气象淀积CVD生长石墨烯10~20min；在反应室自然降温到室温后，取出生长样品，在石墨烯表面旋涂聚甲基丙烯酸甲酯PMMA，形成铜箔—石墨烯—PMMA的叠层结构样品；对所述铜箔—石墨烯—PMMA的叠层结构样品进行风干，然后使PMMA面朝上漂浮在浓度为50g/L‑100g/L的(NH4)3(S2O4)2水溶液液面上，通过腐蚀去除掉样品中的最下层铜箔，形成石墨烯—PMMA的叠层样品；将石墨烯—PMMA叠层样品从(NH4)3(S2O4)2水溶液中捞起，置于预先淀积有高k介质的绝缘衬底上风干，再加热得到高k衬底—石墨烯—PMMA的叠层样品；利用光刻机曝光源漏以及旁栅位置的光刻胶，曝光时间10‑20s；然后显影，EPD1000，时间1‑20min；将样品在超纯水液面下冲洗，使用纯氮气吹干；使这些位置处的下层石墨烯暴露出来；利用氧等离子刻蚀机刻蚀旁栅位置处的石墨烯，刻蚀功率为100‑1000W，时间5‑70s，没有被氧等离子刻蚀掉的石墨烯作为晶体管的导电沟道；使用E‑beam设备向样品上蒸发金属，保持真空度≤2.0× 10‑6 Torr；将蒸发金属完成的样品放在丙酮中进行超声，超声功率10‑30W，时间4‑6min；然后在无水乙醇中漂洗，用去离子水冲洗，最后使用纯氮气吹干。