[发明专利]一种基于石墨烯场效应管微区加热的原位生长材料的方法

权利要求书

1.一种基于石墨烯场效应管微区加热的原位生长材料的方法，其特征在于，所述方法至少包括步骤：

1)制备基于石墨烯的场效应管，所述石墨烯具有窄边微区结构，所述场效应管的背面设置有背栅；

2)在所述石墨烯两端的电极之间加电压源或电流源，通过调节背栅电压来调制所述窄边微区结构的电阻，使所述窄边微区结构产生高温；

3)在所述窄边微区结构表面原位生长材料层。

2.根据权利要求1所述的基于石墨烯场效应管微区加热的原位生长材料的方法，其特征在于：所述步骤1)中制备基于石墨烯的场效应管的步骤至少包括：

1-1)提供一目标衬底；

1-2)将制备的石墨烯转移到所述目标衬底的表面；

1-3)在所述石墨烯上依次旋涂第一光刻胶和第二光刻胶，对所述第一光刻胶进行曝光显影之后，对所述第二光刻胶进行显影以暴露石墨烯表面，所述第一光刻胶和第二光刻胶形成T型结构，在暴露的石墨烯表面沉积金属层，形成电极；

1-4)采用电子束曝光工艺图形化所述石墨烯，并通过氧化刻蚀工艺刻蚀所述石墨烯，从而形成具有窄边微区结构的石墨烯薄膜；

1-5)在所述目标衬底的背面沉积金属层形成背栅。

3.根据权利要求2所述的基于石墨烯场效应管微区加热的原位生长材料的方法，其特征在于：所述步骤1-2)中制备石墨烯的步骤为：

1-2-1)提供一生长衬底，对所述生长衬底进行抛光处理，并对所述生长衬底进行清洗；

1-2-2)将所述生长衬底置于反应腔中，对所述反应腔进行抽真空后通入H₂气并升温至一定温度，然后对所述生长衬底进行等离子体预处理；

1-2-3)保持通入H₂气并通入CH₄，采用等离子体增强化学气相沉积法于所述生长衬底表面生长石墨烯薄膜。

4.根据权利要求1所述的基于石墨烯场效应管微区加热的原位生长材料的方法，其特征在于：所述窄边微区结构所产生的高温温度范围为100～1200℃。

5.根据权利要求1所述的基于石墨烯场效应管微区加热的原位生长材料的方法，其特征在于：所述窄边微区结构的尺寸设置为50～200nm。

6.根据权利要求1所述的基于石墨烯场效应管微区加热的原位生长材料的方法，其特征在于：所述石墨烯为规则且对称的图形。

7.根据权利要求6所述的基于石墨烯场效应管微区加热的原位生长材料的方法，其特征在于：所述石墨烯的图形形状为蛇型、哑铃型或镂空型。

8.根据权利要求1所述的基于石墨烯场效应管微区加热的原位生长材料的方法，其特征在于：在所述石墨烯两端施加的电流范围为I，0＜I≤0.2mA。

9.根据权利要求1所述的基于石墨烯场效应管微区加热的原位生长材料的方法，其特征在于：所述材料层为半导体材料层，所述的半导体材料层为ZnO、GaN、AlN、SnO₂、MoS₂、GaP、ZnS、InAs、GaSb、CdSe、TiO₂、PbS、CdS中的一种。

10.一种利用权利要求1～9任一项所述方法获得的器件结构，其特征在于，所述器件结构至少包括：

基于石墨烯的场效应管，所述石墨烯具有窄边微区结构；

背栅，设置在所述场效应管的背面；

材料层，原位生长在所述窄边微区结构表面。

11.根据权利要求10所述的器件结构，其特征在于：所述基于石墨烯的场效应管的结构包括：目标衬底、制作于所述目标衬底上且具有窄边微区结构的石墨烯、设置于所述石墨烯两端表面上的电极。

12.根据权利要求10所述的器件结构，其特征在于：所述窄边微区结构的尺寸设置为50～200nm。

13.根据权利要求10所述的器件结构，其特征在于：所述石墨烯为规则且对称的图形。

14.根据权利要求11所述的器件结构，其特征在于：所述石墨烯的图形形状为蛇型、哑铃型或镂空型。

15.根据权利要求10～14任一项所述的器件结构，其特征在于：所述窄边微区结构为阵列化图形，在所述窄边微区结构上原位生长的材料层的图案与所述窄边微区结构的图案一致，也为阵列化图形。