[发明专利]基于C注入的Cu膜辅助退火石墨烯纳米带制备方法

摘要

本发明公开了一种基于C注入的Cu膜辅助退火石墨烯纳米带制备方法。其实现步骤是：（1）在清洗后的Si衬底基片上生长一层碳化层；（2）在温度为1200℃-1350℃下进行3C-SiC异质外延薄膜的生长；（3）制作由100-200nm的隔离带和50-200nm的离子注入带组成的掩膜板；（4）对3C-SiC样片中离子注入带区域注入C离子；（5）将3C-SiC样片置于外延炉中，加热至1200-1300℃，恒温保持30-90min,离子注入带区域的3C-SiC热解生成碳膜；（6）将生成的碳膜样片置于Cu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，3C-SiC热解温度较低，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

一种基于C注入的Cu膜辅助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保护的情况下将反应室逐步升至碳化温度1000℃‑1200℃，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）将反应室迅速升温至1200℃‑1350℃后，通入30‑60min的C3H8和SiH4，再在H2保护下逐步降温至室温，完成3C‑SiC外延薄膜的生长；（5）制作由隔离带和离子注入带组成的掩膜板，隔离带宽度100‑200nm，离子注入带宽度50‑200nm；（6）利用掩膜板对生长后的3C‑SiC样片在离子注入带内注入能量为15‑45keV，剂量为5×1014~5×1016cm‑2的C离子；（7）将注入C离子后的3C‑SiC样片放入外延炉中，调节外延炉中压强为0.5~1×10‑6Torr，再向炉中通入流速为500‑800ml/min的Ar气，并将外延炉加热至1200‑1300℃，恒温保持30‑90min，离子注入带区域的3C‑SiC热解生成碳膜；（8）将生成的碳膜样片置于Cu膜上，再将它们一同置于流速为20‑100ml/min的Ar气中，加热至900‑1200℃下退火10‑20min，使碳膜重构成石墨烯纳米带，最后取开Cu膜，在外延3C‑SiC上得到隔离带和石墨烯纳米带相互交替组成的纳米材料。