[发明专利]一种在6H/4H-SiC硅面上利用复合金属辅助生长石墨烯的方法

权利要求书

1.一种在6H/4H-SiC硅面上利用复合金属辅助生长石墨烯的方法，包括如下步骤：

(1)将6H/4H-SiC晶片硅面进行抛光、切割、清洗，得厚度为300～400μm的6H/4H-SiC晶片；

(2)将步骤(1)处理后的6H/4H-SiC晶片置于CVD炉腔中，硅面朝上，抽真空快速升温至1000～1100℃，保温5～20min；

(3)向反应腔内通入高纯氩气和高纯氢气，压力控制在300～800mbar，然后升温至1450～1600℃，对6H/4H-SiC晶片的SiC衬底进行氢刻蚀10～60min，降温到室温，得到氢刻蚀后的SiC衬底；

(4)将氢刻蚀后的SiC衬底沉积一层厚度为100～800nm的溶碳、析碳的金属，然后在沉积的金属表面沉积一层厚度为10～200nm的铜，得6H/4H-SiC晶片/复合金属复合衬底；

(5)将步骤(4)得到的6H/4H-SiC晶片/复合金属复合衬底置于CVD炉腔中，硅面朝上，抽真空，通入高纯氩气和高纯氢气，压力控制在100～300mbar，升温至1350～1550℃，此时复合金属互溶形成合金，可以对石墨烯生长起到催化作用，在供应外部碳源条件下，保温10-30min进行生长石墨烯；

生长完成后，继续通入高纯氩气和高纯氢气，快速降温至800～900℃，然后自然降温到室温，在6H/4H-SiC晶片与复合金属的夹层中生长出石墨烯，得到生长出石墨烯的6H/4H-SiC晶片/复合金属复合衬底；

(6)将生长出石墨烯的6H/4H-SiC晶片/复合金属复合衬底，除去6H/4H-SiC表面的金属，清洗，干燥，即得。

2.根据权利要求1所述的在6H/4H-SiC硅面上利用复合金属辅助生长石墨烯的方法，其特征在于，步骤(1)6H/4H-SiC晶片直径为2～4英寸，抛光、切割要求：使硅面表面粗糙度小于等于0.3nm，不平整度小于等于15μm，步骤(2)，炉腔中真空度为1-3×10-4Pa，升温至1000℃，升温速率为300～900℃/min。

3.根据权利要求1所述的在6H/4H-SiC硅面上利用复合金属辅助生长石墨烯的方法，其特征在于，步骤(3)，高纯氩气、高氢气的通入流量分别为10～100sccm、10～100sccm，高纯氩气、高纯H2为5N以上的高纯氩气、高纯H2；升温至1500℃，升温速率为300-900℃/min，氢刻蚀时间10-20min,氢刻蚀完成后在氩气和氢气气氛下降温。

4.根据权利要求1所述的在6H/4H-SiC硅面上利用复合金属辅助生长石墨烯的方法，其特征在于，步骤(4)，采用电子束蒸发或等离子体溅射的方式进行沉积溶碳、析碳的金属，沉积厚度为300～600nm，铜的沉积方式与溶碳、析碳的金属的沉积方式相同。

5.根据权利要求4所述的在6H/4H-SiC硅面上利用复合金属辅助生长石墨烯的方法，其特征在于，所述的溶碳、析碳的金属为铁、钴或镍；铜的沉积厚度为20-80nm。

6.根据权利要求1所述的在6H/4H-SiC硅面上利用复合金属辅助生长石墨烯的方法，其特征在于，供应外部碳源以在6H/4H-SiC晶片/镍复合衬底表面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或通入外部碳源气体的方式提供。