[发明专利]石墨烯结构及其制造方法、石墨烯器件及其制造方法

说明书

本发明提供石墨烯结构及其制造方法、石墨烯器件及其制造方法。该石墨烯结构包括：基板；生长层，形成在基板上并具有暴露的侧表面；以及石墨烯层，从生长层的侧表面生长。

技术领域

本公开涉及石墨烯，更具体地，涉及石墨烯结构和制造石墨烯结构的方法以及石墨烯器件和制造石墨烯器件的方法。

背景技术

碳纳米管(CNT)自上世纪九十年代起已经流行，近来正在对石墨烯积极开展研究，石墨烯可用于各种领域，包括纳米电子、光电子和化学传感器。石墨烯是具有数nm的厚度且其中碳原子二维排列的薄膜材料并具有非常高的电导率。除了与硅相比更高电荷迁移率的电特性之外，石墨烯是化学稳定的并具有大的表面积。

同时，为了使用石墨烯来形成晶体管的沟道，石墨烯的带隙需要具有半导体特性，因此石墨烯需要具有约数nm的非常小的宽度。然而，如果石墨烯通过使用图案化或蚀刻方法形成为具有小的宽度，则石墨烯可能不易以期望形状形成在大面积上。此外，当诸如晶体管的石墨烯器件通过使用具有小宽度的石墨烯制造时，石墨烯可能不易接合到电极。

发明内容

本发明提供石墨烯结构和制造该石墨烯结构的方法以及石墨烯器件和制造该石墨烯器件的方法。

额外方面将在以下的描述中部分阐述，并将部分地从该描述变得显然，或者可以通过实践给出的实施例而习知。

根据本发明的一方面，一种石墨烯结构包括：基板；生长层，形成在基板上并具有暴露的侧表面；以及石墨烯层，从生长层的侧表面生长。

生长层可以包括金属或锗(Ge)。石墨烯结构还可以包括形成得覆盖生长层的上表面的保护层。

石墨烯层可具有数nm的宽度。

石墨烯结构还可以包括：至少一个生长层和至少一个保护层，交替堆叠在保护层上且具有暴露的侧表面的；以及至少一个石墨烯层，从至少一个生长层的侧表面生长。

根据本发明的另一方面，一种制造石墨烯结构的方法包括：在基板上交替形成至少一个生长层和至少一个保护层；形成具有预定形状的凹槽以暴露至少一个保护层和至少一个生长层的侧表面以及基板的上表面；以及从至少一个生长层的被凹槽暴露的侧表面生长至少一个石墨烯层。

该至少一个石墨烯层可以通过使用化学气相沉积(CVD)法从至少一个生长层的暴露侧表面生长。

根据本发明的另一方面，一种石墨烯器件包括：至少一个沟道，包括第一石墨烯层；以及第一和第二电极，连接到该至少一个沟道的两端并包括第二石墨烯层。

第一和第二电极可以与至少一个沟道一体地形成。这里，第一石墨烯层可以垂直于第二石墨烯层形成并可以电连接到第二石墨烯层。

多个沟道可以形成在第一和第二电极之间，并可以沿水平方向和垂直方向中的至少一个对准。

根据本发明的另一方面，一种制造石墨烯器件的方法包括：在基板上依次形成生长层和保护层；形成至少一个第一凹槽以及第二和第三凹槽，该至少一个第一凹槽用于暴露生长层和保护层两者的侧表面以及基板的上表面，该第二和第三凹槽用于暴露保护层的侧表面和生长层的上表面；通过从生长层的被至少一个第一凹槽暴露的侧表面生长至少一个第一石墨烯层，形成至少一个沟道；以及通过从生长层的被第二和第三凹槽暴露的上表面生长第二石墨烯层，形成第一和第二电极。

第二和第三凹槽可以连接到至少一个第一凹槽的两端。第一和第二电极可以与至少一个沟道一体形成。

第一和第二石墨烯层可以使用化学气相沉积(CVD)法从生长层的暴露侧表面和上表面生长。

附图说明

这些和/或其他方面将从以下结合附图对实施例的描述而变得明显且更易于理解，附图中：