一种在绝缘衬底上制备石墨烯枝晶的方法技术

本发明专利技术涉及一种在绝缘衬底上制备石墨烯枝晶的方法，属于微电子材料技术领域，先将绝缘衬底清洗，吹干；将衬底放入CVD管式炉中的石英内管外壁，管式炉抽真空，升温至200℃～300℃，通入氢气，温度升高至800℃～900℃时恒温刻蚀衬底表面；氢气刻蚀后缓慢升温，升温至1050～1080℃，恒温，通入碳源和氢气，进行石墨烯生长；生长结束，停止通入气体，先降温至700℃～800℃，再自然降温到室温。石墨烯枝晶的形态为树枝状，在枝干的顶端分布，通过对制备方法中甲烷的通入量，甲烷与氢气的比例等条件的控制实现了石墨烯在绝缘衬底上生长为枝晶状的结构。枝晶状石墨烯相较于网状石墨烯具有更优的力学和电学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种在绝缘衬底上制备石墨烯枝晶的方法
本专利技术属于微电子材料
，具体涉及一种在绝缘衬底上制备石墨烯枝晶的方法。
技术介绍
石墨烯是由碳原子以sp2杂化紧密排列而成的蜂窝状晶体结构，是只有单原子层厚度的二维材料。2004年由英国的两位科学家Geim和Novoselov通过机械剥离高定向热解石墨(HOPG)而成。石墨烯也是构成其他材料的基本单元，它可以包裹成零维的富勒烯、卷曲成一维的碳纳米管和堆叠成三维的石墨。石墨烯独特的结构决定了其独特的性质。理想的石墨烯材料在室温下电子迁移率可以达到200000cm2/(V·s)；高的比表面积；在室温下热导率为5000W/(m·K)；高透光率，单石墨烯的透光率可达97％；强度高，是世界上强度最高的材料，这些优异的优异的电学、力学、光学及热学等性质决定了石墨烯在透明电极，场效应晶体管和储能器件等应用上具有广阔的前景。经过科学家们多年的探索，石墨烯的制备方法已经发展了多种，包括：机械剥离法；碳化硅(SiC)外延生长法；氧化还原法和化学气相沉积法(Chemicalvapordeposition,CVD)。其中，化学气相沉积法因为成本低，工艺流程简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在绝缘衬底上制备石墨烯枝晶的方法，其特征在于：具体步骤为：1)将绝缘衬底清洗，吹干；2)将1)中吹干的衬底放入CVD管式炉中，管式炉抽真空，升温至200℃～300℃，通入氢气，温度升高至800℃～900℃时恒温刻蚀衬底表面；3)氢气刻蚀后缓慢升温，升温至1050～1080℃，恒温，通入碳源和氢气，进行石墨烯生长；4)生长结束，停止通入气体，先降温至700℃～800℃，再自然降温到室温，即得石墨烯枝晶。

【技术特征摘要】
1.一种在绝缘衬底上制备石墨烯枝晶的方法，其特征在于：具体步骤为：1)将绝缘衬底清洗，吹干；2)将1)中吹干的衬底放入CVD管式炉中，管式炉抽真空，升温至200℃～300℃，通入氢气，温度升高至800℃～900℃时恒温刻蚀衬底表面；3)氢气刻蚀后缓慢升温，升温至1050～1080℃，恒温，通入碳源和氢气，进行石墨烯生长；4)生长结束，停止通入气体，先降温至700℃～800℃，再自然降温到室温，即得石墨烯枝晶。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中绝缘衬底为硅片，所述硅片是厚度为400-600μm，硅片表面为无定型SiO2层的硅片，所述SiO2层的厚度为100-400nm，SiO2层表面经过抛光处理，Si层表面未经过抛光处理；优选的，所述硅片是厚度为450-550μm，所述SiO2层的厚度为200-350nm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中采用化学清洗剂进行超声清洗，依次用化学清洗剂丙酮、乙醇和去离子水进行清洗，清洗的时间为8-12min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中CVD管式炉中的真空度压力为10-5～10-4mbar。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中升温...

【专利技术属性】
技术研发人员：许士才，李迎仙，张晶，孙丽，于法鹏，王吉华，赵显，
申请(专利权)人：德州学院，山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37