[发明专利]碳化硅热解制备石墨烯的衬底可控台阶形貌预处理方法

权利要求书

1.一种应用于碳化硅热解制备石墨烯的衬底可控台阶形貌预处理方法，其特征是该方法包括如下述步骤：

(1)将清洗过的碳化硅衬底置于化学气相沉积CVD设备内的基座上；

(2)设置反应室压力为70-150 mbar，氢气H₂流量50-150L/min，系统升温至1400-1450℃；

(3)保持压力和H₂流量不变，继续升温至刻蚀温度1500-1600℃，升温阶段同时通入1-5sccm的碳源辅助刻蚀，条件为低温时通入1-5sccm的小流量碳源辅助氢气刻蚀；

(4)当升温至刻蚀温度1500-1600℃后，保持压力、温度和H₂流量不变，采用线性缓变的方式缓慢提高步骤(3)所采用的碳源流量至5-50sccm，辅助H₂刻蚀5-20min；

(5)关闭碳源通入反应室阀门，纯H₂刻蚀5-20min；

(6)向反应室通入5-50sccm的硅烷辅助H₂刻蚀5-20min；

(7)保持反应室压力和H₂流量不变，关闭硅烷通入反应室阀门，关闭射频源，降温至室温，而后氩气充填反应室至大气压，取出完成预处理的碳化硅衬底。

2.根据权利要求1所述的一种应用于碳化硅热解制备石墨烯的衬底可控台阶形貌预处理的方法，其特征是步骤(1)所述碳化硅衬底为正晶向的3~8英寸高纯半绝缘碳化硅衬底。

3.根据权利要求1所述的一种应用于碳化硅热解制备石墨烯的衬底可控台阶形貌预处理的方法，其特征是步骤(3)所述碳源采用甲烷、乙烯、乙炔或丙烷。

4.根据权利要求1所述的一种应用于碳化硅热解制备石墨烯的衬底可控台阶形貌预处理的方法，其特征是步骤(4)采用线性缓变的方式缓慢提高步骤(3)所采用的碳源流量至5-50sccm的较大流量碳源辅助H₂刻蚀5-20min。

5.根据权利要求1所述的一种应用于碳化硅热解制备石墨烯的衬底可控台阶形貌预处理的方法，其特征是步骤(5)在完成步骤(4)碳源辅助氢气刻蚀后采用纯H₂刻蚀5-20min。

6.根据权利要求1所述的一种应用于碳化硅热解制备石墨烯的衬底可控台阶形貌预处理的方法，其特征是步骤(6)在完成步骤(5)纯氢气刻蚀后采用5-50sccm的硅烷辅助H₂刻蚀5-20min。

7.根据权利要求1所述的一种应用于碳化硅热解制备石墨烯的衬底可控台阶形貌预处理的方法，其特征是步骤(4)、(5)和(6)为一个完整的工艺气体辅助氢气刻蚀周期，根据实际需要进行多个周期的工艺气体辅助刻蚀，以得到完美的可控台阶形貌。

8.根据权利要求1所述的一种应用于碳化硅热解制备石墨烯的衬底可控台阶形貌预处理的方法，其特征是碳源辅助氢气刻蚀、纯氢气刻蚀和硅烷辅助氢气刻蚀的时间比例根据衬底厂家的不同和表面具体加工情况进行调整。