[发明专利]一种大尺寸石墨烯堆叠结构晶圆及其制备方法

权利要求书

1.一种大尺寸石墨烯堆叠结构晶圆，其特征在于，所述晶圆结构自上而下依次为：石墨烯单晶层，h-BN单晶层，h-BN缓冲层，以及SiO₂/Si晶圆衬底。

2.根据权利要求1所述的结构晶圆，其特征在于，所述晶圆尺寸为2英寸～30英寸。

3.根据权利要求1所述的结构晶圆，其特征在于，所述石墨烯单晶层厚度为0.335～4nm，所述h-BN单晶层厚度为0.6～50nm，所述h-BN缓冲层厚度0.1～100μm。

4.一种制备权利要求1所述的结构晶圆的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备所述SiO₂/Si晶圆衬底，其中，选取Si晶圆，并利用干法氧化工艺形成SiO₂薄膜；

（2）制备聚硼氮烷前驱体；

（3）生长所述h-BN缓冲层，其中，通过旋涂法在所述SiO₂/Si晶圆衬底上均匀涂覆所述聚硼氮烷前驱体，将已经旋涂好的衬底样品放在带盖的铝舟中，用铝箔包好后转移到石英管炉中，首先在真空炉中加热到200℃，并保温1小时，然后以5℃/分钟的加热速率将炉内温度升高至900℃-1100℃，并保温2小时，再以1-10℃/分钟的降温速率降至室温；

（4）生长所述h-BN单晶层，其中，在所述h-BN缓冲层上再生长所述h-BN单晶层，分别选用三乙基硼和氨作为B和N的前驱体，在1300℃生长h-BN单晶层。

（5）生长所述石墨烯单晶层，其中，在制备的所述h-BN单晶层衬底上，以甲烷与空气的混合气体为碳源，在内径为100mm的水平石英管炉中在所述h-BN单晶层上直接生长所述石墨烯单晶层。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将NaBH₄与（NH₄）₂SO₄反应，并溶于无水四氢呋喃，获得所述聚硼氮烷前驱体。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，向所述SiO₂/Si晶圆衬底旋涂所述聚硼氮烷前驱体时，所述旋涂空间为密闭，并同时连续通入氮气和氩气。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）与所述步骤（5）生长的h-BN单晶层与石墨烯单晶层采用CVD法。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述石墨烯单晶层生长之前，先将准备好的衬底放入石英管，并对石英管进行抽真空，然后通入氩气作载气，在1000℃的温度下生长石墨烯，生长完成后，先关闭甲烷气源，然后关闭热源，再在连续通入150sccmAr气的情况下，将炉子自然冷却到室温。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述甲烷与氩气的体积流量比为90:180sccm，所述石墨烯单晶层生长时间为8分钟。