[发明专利]向3C-SiC注入Si的Ni膜退火石墨烯纳米带制备方法

摘要

本发明公开了一种向3C-SiC注入Si的Ni膜退火石墨烯纳米带制备方法，主要解决现有技术中制备的石墨烯表面不光滑、连续性差，且制作器件时易造成电子迁移率降低的问题。其实现步骤是：首先，在Si衬底基片上先生长一层碳化层作为过渡，再在温度为1200℃-1350℃下进行3C-SiC的异质外延生长；接着，在3C-SiC样片上选取注入区，注入Si离子，并将3C-SiC样片置于外延炉中，加热至1200-1300℃，恒温时间为30-90min，使注入区的3C-SiC热解生成碳膜；然后，在Si基体上电子束沉积300-500nm厚的Ni膜，再将生成的碳膜样片置于Ni膜上，并将它们一同置于Ar气中，在温度为900-1200℃下退火10-20min生成石墨烯纳米带。本发明成本低，安全性高，注入区的3C-SiC热解温度降低，且生成的石墨烯纳米带表面光滑，连续性好，可用于制作微电子器件。

主权项

一种向3C‑SiC注入Si的Ni膜退火石墨烯纳米带制备方法，包括以下步骤：（1）对4‑12英寸的Si衬底基片进行标准清洗；（2）将清洗后的Si衬底基片放入CVD系统反应室中，对反应室抽真空达到10‑7mbar级别；（3）在H2保护的情况下，对反应室逐步升温至碳化温度1000℃‑1200℃，并通入流量为30ml/min的C3H8，对衬底进行碳化4‑8min，生长一层碳化层；（4）使反应室迅速升温至生长温度1200℃‑1350℃，并通入C3H8和SiH4，进行3C‑SiC薄膜异质外延生长，生长时间为30‑60min，然后在H2保护下逐步降温至室温，完成3C‑SiC薄膜的生长；（5）在生长好的3C‑SiC薄膜样片上的指定区域注入能量为15‑30keV，剂量为5×1014~5×1017cm‑2的Si离子；（6）将注入Si离子后的3C‑SiC薄膜样片放入压强为0.5~1×10‑6Torr的外延炉中，并向其中通入Ar气，再加热至1200‑1300℃，恒温时间为30‑90min,使指定区域的3C‑SiC热解生成碳膜；（7）在Si基体上电子束沉积300‑500nm厚的Ni膜；（8）将生成的碳膜样片置于Ni膜上，再将它们一同置于Ar气气氛中，在温度为900‑1200℃下退火10‑20分钟，使碳膜依附在Ni膜上重构成石墨烯纳米带，最后从石墨烯纳米带样片上取开Ni膜。