[发明专利]一种石墨烯复合薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及二极管零部件技术领域，尤其涉及一种石墨烯复合薄膜及其制备方法。

背景技术

混合型肖特基二极管(MPS)具有高阻断电压、低漏电流、更快的开关速度、更大的导通电流和更小的导通电压等一系列的突出特点。对于垂直结构的MPS，器件封装结构中的金属基体对芯片不仅起到支撑的作用，而且是芯片工作的电极之一。

随着第三代半导体技术的飞速发展，MPS的功率密度越来越大，产生的热量越来越多，芯片结温迅速上升，当温度超过最大允许温度时，MPS就会因为过热而损坏。

然而，现有技术中功率型MPS散热能力完全依赖金属基体本身，导热系数极低，难以满足MPS对散热性能的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯复合薄膜及其制备方法，本发明提供的石墨烯复合薄膜具有优异的导热性能，可设置于金属基体与芯片之间，以提高MPS的散热性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种石墨烯复合薄膜的制备方法，包含如下步骤：

在金属基体表面涂覆纳米溶液，所述纳米溶液为碳纳米管溶液、氮化硼纳米管溶液和银纳米线溶液中的一种或几种；

在惰性气氛下，去除所述纳米溶液中的溶剂，得到涂覆有导热基层的复合金属基体；

在氢气和惰性气体的混合气氛下，以有机气相碳源为原料，在所述复合金属基体表面化学气相沉积石墨烯层，得到在金属基体表面生成的石墨烯复合薄膜。

优选的，所述纳米溶液的浓度为0.1～5mg/mL。

优选的，通过加热的方式去除所述纳米溶液中的溶剂，所述加热的温度为75～100℃；

所述加热的时间为5～15分钟。

优选的，所述氢气在混合气氛中的体积含量为10～30％；

所述氢气和惰性气体的总流量为90～110sccm。

优选的，所述有机气相碳源为气相烷烃、气相烯烃和气相炔烃中的一种或几种；

所述有机气相碳源的流量为10～100sccm。

优选的，所述化学气相沉积的温度为800～1000℃；

所述化学气相沉积的时间为10～30分钟。

优选的，所述化学气相沉积过程中，包含氢气、惰性气体和有机气相碳源的混合气体的气体压强为500～650Pa。

优选的，所述化学气相沉积为等离子增强化学气相沉积法，射频功率为350～450W。

优选的，所述化学气相沉积为微波辅助化学气相沉积法，微波功率为750～850W，频率为2～3GHz。

本发明还提供了一种上述技术方案所述制备方法得到的石墨烯复合薄膜，包含导热基层和石墨烯层；所述导热基层的材质为碳纳米管、氮化硼纳米管和银纳米线中的一种或几种，所述导热基层中的纳米材料全部或者部分嵌入石墨烯层；所述导热基层的厚度为1～100nm；所述石墨烯层的厚度为0.2～0.5nm。

本发明提供了一种石墨烯复合薄膜，所述石墨烯复合薄膜包含导热基层和设置在所述导热基层上的石墨烯层；所述导热基层的材质为碳纳米管、氮化硼纳米管和银纳米线中的一种或几种，所述导热基层中的纳米材料全部或者部分嵌入石墨烯层。由于纳米材料和石墨烯材料优异的导热性能，所述石墨烯复合薄膜在用于二极管部件时，石墨烯层的沉积表面与芯片接触，导热基层和石墨烯层底面均与金属基体接触，能够大大提高电子器件的散热性能。

本发明还提供了一种石墨烯复合薄膜的制备方法，本申请提供的制备方法能够直接的在金属基底上沉积石墨烯复合薄膜，避免了现有技术中制备石墨烯薄膜后需要进行二次转移对石墨烯结构带来的破坏。

附图说明

图1为本发明一种石墨烯复合薄膜具体结构的示意图；

图2为本发明实施例1得到的碳层的拉曼光谱。

具体实施方式

本发明提供了一种石墨烯复合薄膜的制备方法，包含如下步骤：

在金属基体表面涂覆纳米溶液，所述纳米溶液为碳纳米管溶液、氮化硼纳米管溶液和银纳米线溶液中的一种或几种；

在惰性气氛下，去除所述纳米溶液中的溶剂，得到涂覆有导热基层的复合金属基体；

在氢气和惰性气体的混合气氛下，以有机气相碳源为原料，在所述复合金属基体表面化学气相沉积石墨烯层，得到在金属基体表面生成的石墨烯复合薄膜。