一种干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法技术

本发明专利技术提供一种干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法，包括如下步骤：先在金属衬底上化学气相沉积（CVD）法生长石墨烯；使用热释放胶带将石墨烯从金属生长衬底上剥离转移；在金属衬底上化学气相沉积（CVD）法生长氮化硼；使用热释胶带

【技术实现步骤摘要】
一种干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法


[0001]本专利技术涉及一种干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法，属于纳米科学和低维材料制备


技术介绍

[0002]石墨烯氮化硼异质结以及独特的物理化学性质成为纳米科学最活跃的研究领域之一，在计算机技术、环保、能源、航空、纳米电子学等领域有着广阔的应用前景。六角氮化硼是石墨烯的等电子体，具有与石墨烯相同的层状结构，由sp2杂化的B原子和N原子交替占据六方网格顶点，且六角氮化硼在（0001）面上不存在悬挂键，与石墨烯的晶格失配仅为1.7%。尤其六角氮化硼作为石墨烯器件的衬底绝缘层，由于其原子级平整的界面，石墨烯在六角氮化硼衬底上具有与悬空的石墨烯相当的迁移率。
[0003]但目前在将过渡金属上制备的石墨烯转移到过渡金属上生长的氮化硼上，连续转移过程中使用湿法化学转移，缺陷不可避免的被引入，石墨烯和氮化硼的上下表面的微观结构的破损极大地降低了石墨烯电子迁移率。理想的转移技术应具有如下特地：1）确保转移后的石墨烯、氮化硼、石墨烯氮化硼结构完整、无损。2）在转移过程中对石墨烯、氮化硼、石墨烯氮化硼无污染。3）工艺稳定稳定，具有重复性。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中多次对石墨烯氮化硼的连续湿法转移的不足，提出了一种干法多次连续转移石墨烯氮化硼异质结的方法，以满足微电子上制备晶体管以及其他石墨烯光电材料的需要。
[0005]本专利技术是根据以下技术方案实现的：将干法转移得到的具有干净上下表面的石墨烯转移到氮化硼上后，再次干法转移得到具有干净上下表面的石墨烯氮化硼异质结。
[0006]为实现上述目的以及其他相关目的，本专利技术提供一种干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法，所述干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法至少包括步骤：1)在金属衬底上化学气相沉积（CVD）法生长石墨烯；2)利用热释放胶带将石墨烯从金属生长衬底上转移剥离；3)在金属衬底上化学气相沉积（CVD）法生长氮化硼；4)将步骤2）所获得的热释放胶带
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石墨烯贴合到步骤3）生长的氮化硼上；5)将步骤4）热释胶带
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石墨烯氮化硼从金属生长衬底上转移剥离到目标衬底；6)将步骤5）所获得的热释胶带
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石墨烯氮化硼，加热并揭去热释放胶带得到干净石墨烯氮化硼异质结；7)退火处理去除石墨烯氮化硼异质结的表面沾污。
[0007]作为本专利技术的干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法的一种优选方案，化学气相沉积（CVD）法生长石墨烯的生长过程中，所述生长温度是1000℃~1050℃；所述腔室内的压强是20Pa~105Pa；所述还原气体是氢气，所述惰性气体是氩气，且所述氢气的流量是5sccm~
200sccm，所述氩气的流量是300sccm~2000sccm；所述气态碳源的流量是5sccm~100sccm；生长时间是15min~45min；所述金属衬底是Cu、Ni、Pt。
[0008]作为本专利技术的干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法的一种优选方案，所述中的石墨烯是选自用化学气相沉积（CVD）法生长的单晶石墨烯、石墨烯连续膜和用机械剥离法获得的石墨烯薄片。
[0009]作为本专利技术的干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法的一种优选方案，所述中的化学气相沉积（CVD）法生长的单晶石墨烯的厚度是0.34nm，所述中的化学气相沉积（CVD）法生长的石墨烯连续膜的厚度是0.34nm~1.02 nm，所述中的机械剥离法获得的石墨烯薄片的厚度是0.68nm~1.7 nm。
[0010]作为本专利技术的干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法的一种优选方案，所述热释放胶带的规格是100℃、120℃和150℃。
[0011]作为本专利技术的干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法的一种优选方案，化学气相沉积（CVD）法生长氮化硼的生长过程中，所述生长温度是950℃~1090℃；所述腔室内的压强是20Pa~5000Pa；所述保护气体是氢气，且所述氢气的流量是20sccm~50sccm；所述源物质是BH3NH3、(HBNH)3、(HBNCl)3、(ClNH)3中的至少一种；生长时间是10min~180min；所述金属衬底是Cu、Ni、Pt。
[0012]作为本专利技术的干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法的一种优选方案，所述中的氮化硼是选自用化学气相沉积（CVD）法生长的六方氮化硼、氮化硼连续膜和用机械剥离法获得的氮化硼薄片。
[0013]作为本专利技术的干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法的一种优选方案，所述中的化学气相沉积（CVD）法生长的六方氮化硼的是单晶，所述中的化学气相沉积（CVD）法生长的氮化硼连续膜的是1层~3层，所述中的机械剥离法获得的氮化硼薄片的是1层~5层。
[0014]作为本专利技术的干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法的一种优选方案，所述中的目标衬底是石英、蓝宝石、柔性衬底。
[0015]作为本专利技术的干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法的一种优选方案，所述中的加热温度是100℃~110℃、120℃~130℃和150℃~160℃，且所述中的加热时间是2min~30min。
[0016]作为本专利技术的干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法的一种优选方案，所述中的退火处理中，所述退火温度是600℃~900℃；所述腔室内的压强是20Pa~5000Pa；所述保护气体是氩气和氮气中的至少一种，且所述保护气体的流量是20sccm~50sccm；退火时间是10min~30min。
[0017]本专利技术解决的关键问题是如何避免多次转移过程中对石墨烯、氮化硼的表面污损。本专利技术的专利技术人经过大量试验惊奇地发现：通过干法转移将石墨烯、氮化硼从金属生长衬底上转移剥离，干法转移成功避免了湿法转移过程中因对金属生长衬底腐蚀所引入的金属离子和化学基团，同时也避免了在去除PMMA胶等过程中对石墨烯、氮化硼的表面形貌的破损更避免了残胶的去除不干净的可能性。
[0018]另外，本专利技术所述的通过干法转移从金属生长衬底上转移剥离的石墨烯、氮化硼，所需要的步骤少、程序快速便捷，石墨烯、氮化硼的上下表面干净且无吸附物，作为后期制备石墨烯的电子器件奠定基础。
附图说明
[0019]图1显示为本专利技术的干法转移石墨烯氮化硼异质结方法的流程示意图。
[0020]图2显示为本专利技术实施例一中提供的使用干法转移石墨烯氮化硼单晶异质结的光学图。
[0021]图3显示为本专利技术实施例一中提供的使用干法转移石墨烯氮化硼单晶异质结的单晶石墨烯的RAMAN图。
[0022]图4显示为本专利技术实施例一中提供的使用干法转移石墨烯氮化硼单晶异质结的六方氮化硼的RAMAN图。
[0023]图5显示为本专利技术实施例一中提供的使用干法转移石墨烯氮化硼单晶异质结的AFM图。
[0024]图6显示为本专利技术实施例二中提供的使用干法转移单晶石墨烯/连续氮化硼异质结的光学图。
[0025]图7显示为本专利技术实施例三中提供的使用干法转移连续石墨烯/连续氮化硼异质结的光学图。
[0026]图8显示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法，其特征在于，至少包括如下步骤：1）在金属衬底上化学气相沉积（CVD）法生长石墨烯；2）利用热释放胶带将石墨烯从金属生长衬底上转移剥离；3）在金属衬底上化学气相沉积（CVD）法生长氮化硼；4）将步骤2）所获得的热释放胶带
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石墨烯贴合到步骤3）生长的氮化硼上；5）将步骤4）热释胶带
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石墨烯氮化硼从金属生长衬底上转移剥离到目标衬底；6）将步骤5）所获得的热释胶带
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石墨烯氮化硼，加热并揭去热释放胶带，得到干净石墨烯氮化硼异质结；7）退火处理去除石墨烯氮化硼异质结的表面沾污。2.根据权利要求1所述的干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法，其特征在于：化学气相沉积（CVD）法生长石墨烯的生长过程中，所述生长温度是1000℃~1050℃；所述腔室内的压强是20Pa~105Pa；所述还原气体是氢气，所述惰性气体是氩气，且所述氢气的流量是5sccm~200sccm，所述氩气的流量是300sccm~2000sccm；所述气态碳源的流量是5sccm~100sccm；生长时间是15min~45min；所述金属衬底是Cu、Ni、Pt 。3.根据权利要求1所述的干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法，其特征在于:所述中的石墨烯是选自用化学气相沉积（CVD）法生长的单晶石墨烯、石墨烯连续膜和用机械剥离法获得的石墨烯薄片。4.根据权利要求1所述的干法转移石墨烯氮化硼异质结的方法，其特征在于:所述中的化学气相沉积（CVD）法生长的单晶石墨烯的厚度是0.34nm，所述中的化学气相沉积（CVD）法生长的石墨烯连续膜的厚度是0.34nm~1.02 nm，所述中的机械剥离法获得的石墨烯薄片的厚度是0....

【专利技术属性】
技术研发人员：吴天如，
申请(专利权)人：苏州旌晖创半导体新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：