[发明专利]一种工艺气体辅助的石墨烯薄膜生长方法

摘要

本发明是一种工艺气体辅助的石墨烯薄膜生长方法，包括如下工艺步骤：(1)选取碳化硅衬底；(2)对衬底进行原位氢气刻蚀，以在衬底表面刻蚀出平直台阶为标准；(3)用氩气将反应室压力充气至大气压；(4)将反应室内氩气排空；(5)关闭分子泵，向反应室通入氩气；(6)保持氩气流量和反应室压力不变，开启基座气浮旋转；(7)向反应室通入工艺气体辅助石墨烯碳化，并控制工艺气体和氩气流量比；(8)关闭加热，关闭工艺气体，将反应室压力充至大气压，开腔取片。本发明可实现层数可控石墨烯薄膜的生长，该方法重复性好，工艺简单易行兼容现有热分解工艺，适用于商业化高温炉，可用于批量生产，具有较好的推广价值。

主权项

1.一种工艺气体辅助的石墨烯薄膜生长方法，其特征是该方法包括如下工艺步骤：(1)选取碳化硅衬底，将衬底置于有反应室内的石墨基座上；(2)将石墨基座放入反应室内，利用氩气置换空气后，将反应室抽至真空后向反应室通入氢气，保持氢气流量60~120L/min，系统升温至设定T1温度后，维持生长温度10~60分钟，对衬底进行原位氢气刻蚀，以在衬底表面刻蚀出平直台阶为标准；(3)在氢气气氛中将反应室温度降温至室温，反应室温度达到室温后将氢气排外后，通过氩气对反应室内的气体进行多次置换，最终用氩气将反应室压力充气至大气压；(4)将反应室内氩气排空，采用分子泵将反应室内真空抽至10-2 mbar以下；(5)关闭分子泵，向反应室通入氩气，氩气流量通过缓变的方式提高至15-30 L/min，反应室压力逐渐提高至50-200mbar，处理时间5分钟；(6)保持氩气流量和反应室压力不变，开启基座气浮旋转，气浮气体选用氩气，流量50-200 mL/min，之后系统升温至碳化T2温度，升温时间20-40分钟；(7)达到碳化T2温度之后，保持反应室压力不变，根据需要向反应室通入工艺辅助气体，如果需要增加石墨烯生长速率则向反应室内通入降低硅组分分压的工艺气体，如果需要降低石墨烯生长速率则向反应室内通入增加硅组分分压的工艺气体，控制工艺气体和氩气流量比0.001%-0.05%，该步骤碳化时间为10-60分钟；(8)关闭加热，关闭工艺气体，保持压力不变，待反应室温度降低至室温之后，将反应室压力充至大气压，开腔取片。