[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

摘要

本发明涉及一种在6H/4H‑SiC硅面上利用复合金属辅助生长石墨烯的方法，该方法通过高温加热将SiC晶片表面的Si‑C键部分裂解，生成极少量的以C原子为中心的成核位点，然后急剧降温至CVD工艺的生长温度，通过复合金属薄膜的金属通道引入外部碳源并在SiC表面继续生长石墨烯，在复合金属薄膜的金属通道的辅助下，利用SiC内部碳源和外部碳源的协同作用制备大尺寸高品质石墨烯。本发明的方法不仅可以避免传统CVD方法转移过程中对石墨烯的破坏而且减弱了衬底缓冲层的影响，相比单一金属衬底效果更好，能够得到质量更好的石墨烯。

主权项

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。