[发明专利]一种石墨烯掺杂制备和修复方法

权利要求书

1.一种石墨烯掺杂制备和修复方法，其特征在于，所述的石墨烯掺杂制备和修复方法由以下步骤组成：

S01：先采用CVD法在特定基底上生长石墨烯薄膜；

S02：将石墨烯薄膜转移到需要的基底表面，用氧等离子体对石墨烯进行刻蚀出需要的形状；

S03：然后采用MPCVD法对石墨烯进行N型或P型元素掺杂并修复；

所述的特定的基底是铜箔、镍箔、金箔、钛箔和铜镍合金箔膜中的任何一种；

所述的石墨烯薄膜制备方法，由以下步骤组成：

S011：先将特定的基底清洗干净，放入反应室中，抽取真空，真空度在0.01-10Pa；

S012：通入氢气，氢气气流量在1-500sccm，并打开温度控制器，控制反应温度在600-1100℃，升温速率为1-50℃/min，并维持在反应温度10-200s；

S013：通入含碳气源，气流量为1-500sccm，碳源气体和氢气的体积浓度比为：1∶0.1-200，控制反应压强为0.1-50Pa，开始沉积石墨烯薄膜，沉积时间为1-120min；

S014：关闭加热器、碳源气体、氢气；并通入氩气，氩气气流量为1-500sccm，通过氩气气流量大小控制反应舱室降温速率，降温速率为1-30℃/min，直至反应舱室温度降至室温；即可获得在特定基底上生长的石墨烯薄膜；

所述的采用MPCVD法对石墨烯进行N型或P型元素掺杂并修复，由以下步骤组成：

S031：在刻蚀后的形成特性形状的石墨烯，放入MPCVD反应舱室中，然后抽取真空，真空度为0.01-10Pa；

S032：通入氩气，氩气气流量为1-300sccm，并升温200-1100℃，升温速率为10℃-50℃/min，微波功率为0.1-5Kw，待温度达到需要的反应温度时，通入先氢气，先对石墨烯表面进行清洗和表面刻蚀，氢气气流量为1-300sccm；

S033：导入需要的N型或者P型掺杂的元素成分物质，在微波和一定温度的作用下，掺杂元素形成等离子体，反应10-600s，进行石墨烯掺杂；

S034：停止掺杂元素导入，提高反应温度至600-1100℃，继续通入氢气，通入时间为1-300s，对半导体石墨烯表面进行清洗和表面刻蚀控，然后通入修复气体，修复气体和氢气的体积浓度为1∶1-200，反应舱室压强为0.01-50Pa，微波功率为2Kw-10Kw，对掺杂的半导体石墨烯进行修复，修复时间为10-1000s；

S035：关闭气体阀门和温度开关，并继续通入氩气，直至舱室温度降至室温为止；

所述的碳源气体是CH₄、乙烯、乙炔、丙烯中的任何一种或多种混合气；

所述的将石墨烯转移到需要的基底上，这种基底是硅片、二氧化硅片、氧化铝陶瓷片、碳化硅片、氮化物半导体薄膜中的任何一种；

所述的氧等离子体对石墨烯进行刻蚀，刻蚀功率为100-1000W，氧气流量为1-300sccm，刻蚀时间为1-30min；

所述的N型元素掺杂是N、P或砷中的任何一种；

所述的P型元素掺杂是硼或者硫中的任何一种；

所述的N型元素掺杂的物质是NH₃、N₂、乙二胺、磷单质、P₂O₅、As₂O₃中的任何一种；

所述的P型元素掺杂的物质是硼单质、辛硼烷、乙硼烷、SO₂、硫粉中的任何一种；

所述的半导体石墨烯修复气体是甲烷、乙烯、乙炔、丙烯、甲醚、乙醚中的任何一种或者几种混合。