[发明专利]基于Ni膜退火和氯气反应的SiC衬底上制备石墨烯的方法

摘要

本发明公开了一种基于Ni膜退火和氯气反应的SiC衬底上制备石墨烯的方法，主要解决现有技术中制备的石墨烯连续性不好、表面不光滑的问题。其实现过程是：先对SiC衬底进行RCA清洗；对清洗后的SiC进行氢刻蚀，并去除刻蚀残留物；向石英管反应室中通入Ar气和Cl2的混合气体，在700℃～1100℃下SiC与Cl2反应3min～8min，生成碳膜；然后在碳膜上电子束沉积一层Ni膜；再将沉积有Ni膜的样片置于Ar气中，在温度为950℃～1150℃下退火10min～30min生成石墨烯；最后利用盐酸和硫酸铜的混合溶液将Ni膜从石墨烯样片上去除。本发明具有生成的石墨烯表面光滑，连续性好，孔隙率低的优点，可用于制作微电子器件，生物传感器或气体和液体的密封。

主权项

一种基于Ni膜退火和氯气反应的SiC衬底上制备石墨烯的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对SiC衬底进行清洗，以去除样品表面有机和无机化学污染物；（2）将清洗后的SiC样片放置在石墨烯生长装置的反应室中，设定反应室气压为13.3Pa，升温至1600℃，对SiC衬底进行氢刻蚀处理，以去除SiC表面划痕，产生纳米量级高的周期性光滑台阶形貌；（3）去除SiC表面氢刻蚀的残留化合物；（4）调整石墨烯生长装置的加热源功率，将反应室温度调整为700℃～1100℃，打开通气阀门，向生长装置中通入Ar气和Cl2并在混气室中充分混合后，由气体通道流入石英管反应室中，持续时间3min～8min，使Cl2与SiC反应生成碳膜；（5）将生成碳膜的样片从生长装置中取出，放入电子束蒸发沉积设备中，在生成的碳膜上沉积一层300nm～500nm厚的Ni膜；（6）重构石墨烯：将沉积有Ni膜的碳膜样片再次放入石墨烯生长装置中，升温至950℃～1150℃，并通入Ar气退火10min～30min，使Ni膜覆盖下的碳膜重构成石墨烯，获得石墨烯样片；（7）将石墨烯样片置于HCl和CuSO4溶液中以去除Ni膜，获得石墨烯材料。