一种多层石墨烯中离子注入深度精确标定方法技术

本发明专利技术属于离子注入领域，具体涉及一种多层石墨烯中离子注入深度精确标定方法，具体为将某厚度的石墨烯纳米片均匀分散在电镜载网上；使用特定参数的团簇注入方法，对电镜载网上的石墨烯纳米片进行团簇注入；对电镜载网上注入团簇的石墨烯纳米片进行厚度标定，并统计石墨烯纳米片中注入的团簇密度；选取不同厚度的石墨烯纳米片，重复上述步骤；根据石墨烯纳米片中注入团簇密度的统计结果，得到注入的团簇密度发生锐减的石墨烯纳米片的厚度区间；根据得到的厚度区间，得到该特定参数的团簇注入方法在石墨烯材料上的注入深度。本发明专利技术可直观且精确地判断团簇注入深度。且精确地判断团簇注入深度。且精确地判断团簇注入深度。

【技术实现步骤摘要】
一种多层石墨烯中离子注入深度精确标定方法


[0001]本专利技术属于离子注入领域，具体涉及一种多层石墨烯中离子注入深度精确标定方法。

技术介绍

[0002]离子注入技术在现代集成电路的制造中占有非常重要的地位，在一个完整的半导体器件的制备流程中，通常会有20多步的离子注入工序。在上世纪几十年的发展中，离子注入已成为相对完备且成熟的技术。但是，随着器件尺度的逐渐缩小，离子注入开始面临一系列的困境。器件的结构、材料及工作机制均会受量子尺寸效应的制约，必须针对功耗、密度、性能提高、工艺集成等问题寻求新的突破。
[0003]自摩尔定律提出已有五十余年，半导体特征尺寸已接近极限，2021年IBM发布了全球首款2nm芯片，意味着半导体尺寸已经步入量子尺度。在这样的背景下，寻求更加精准且可控的超浅离子注入方法将愈发重要。20世纪末到21世纪初的几十年内，由于团簇的平均原子注入能量低，所以关于团簇离子注入的相关工作不断涌出。已有相关研究结果初步揭示了团簇注入石墨体系的标度律关系，但实验上缺乏对深度表征的直观证据。往年使用扫描隧道显微镜探测注入深度的方法由于其需要对样品做额外的退火处理，将导致注入深度测量不够精准。
[0004]考虑到进一步缩减的器件尺寸，半导体领域迫切需要发展出精确控制注入深度的方法并同时寻求能够精确表征注入深度的手段。目前利用磁控溅射团簇束流源已能够通过改变沉积电压初步控制团簇的注入深度，在此基础上寻求更为精确的深度表征方法成为较迫切的需求，这能为实际的半导体制造工艺提供重要的参考依据，也对超浅结的制备具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为了解决现有的技术问题，本专利技术提供一种多层石墨烯中离子注入深度精确标定方法，该方法可以直观给出团簇离子注入材料的精确深度。
[0006]一种多层石墨烯中离子注入深度精确标定方法，包括以下步骤：S1：将某厚度的石墨烯纳米片均匀分散在电镜载网上；S2：使用特定参数的团簇注入方法，对电镜载网上的石墨烯纳米片进行团簇注入；S3：对电镜载网上注入团簇的石墨烯纳米片进行厚度标定，并统计石墨烯纳米片中注入的团簇密度；S4: 选取不同厚度的石墨烯纳米片，重复上述步骤S1～S3；S5：根据石墨烯纳米片中注入团簇密度的统计结果，得到注入的团簇密度发生锐减的石墨烯纳米片的厚度区间；S6：根据得到的厚度区间，得到该特定参数的团簇注入方法在石墨烯材料上的注入深度。
[0007]进一步的，所述步骤S6中，注入深度取厚度区间的中点值。
[0008]进一步的，步骤S1中，将某厚度的石墨烯纳米片均匀分散在电镜载网上的方法包括以下步骤：S1.1：使用某厚度的石墨烯纳米片制作石墨烯分散液；S1.2：取石墨烯分散液滴在电镜载网上；S1.3：将石墨烯分散液烘干。
[0009]进一步的，步骤S3中对电镜载网上注入团簇的石墨烯纳米片进行厚度标定包括以下步骤：S3.1：使用扫描透射电子显微镜得到其中一片石墨烯纳米片的同一区域的HAADF图像和BF图像；S3.2：根据BF图像的条纹数与HAADF图像的灰度值变化，得到单层石墨烯的灰度值；S3.3：使用扫描透射电子显微镜得到电镜载网上的所有石墨烯纳米片的HAADF图像，根据单层石墨烯的灰度值，得到每个石墨烯纳米片的层数，再根据石墨烯层间距，即可得到每个石墨烯纳米片的厚度。
[0010]进一步的，所述扫描透射电子显微镜包括球差矫正器。
[0011]进一步的，所述电镜载网为微栅碳膜。
[0012]进一步的，所述微栅碳膜为阵列微栅碳膜。
[0013]进一步的，步骤S1.1中，使用某厚度的石墨烯纳米片制作石墨烯分散液包括以下步骤：a.将某厚度的石墨烯纳米片至于离心管中，加满蒸馏水；b.对蒸馏水中的石墨烯纳米片进行超声振荡使粉末均匀分散；c.对上述步骤b中形成的溶液用蒸馏水稀释得到石墨烯分散液。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术结合扫描透射电子显微镜的两种成像模式的特点，对多层石墨烯进行了层数标定，并结合不同层数上团簇密度的统计结果直观且精确地判断了团簇在特定条件下的注入深度。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的配置完的石墨烯分散液实物图；图2是本专利技术所用微栅碳膜的示意图；图3是本专利技术的多层石墨烯层数标定图，从左至右依次为HAADF图像、BF图像；图4是本专利技术的多层石墨烯层数标定图的强度分析曲线；图5是本专利技术的注入深度散点图。
实施方式
[0016]下面结合附图及实施例对本专利技术作的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0017]本专利技术提供一种多层石墨烯中离子注入深度精确标定方法，以确定团簇注入石墨烯纳米片后的离子注入深度，包括如下步骤：S1：将某厚度的石墨烯纳米片均匀分散在电镜载网上；S2：使用特定参数的团簇注入方法，对电镜载网上的石墨烯纳米片进行团簇注入；S3：对电镜载网上注入团簇的石墨烯纳米片进行厚度标定，并统计石墨烯纳米片
中注入的团簇密度；S4:选取不同厚度的石墨烯纳米片，重复上述步骤S1～S3；S5：根据石墨烯纳米片中注入团簇密度的统计结果，得到注入的团簇密度发生锐减的石墨烯纳米片的厚度区间；S6：根据得到的厚度区间，得到该特定参数的团簇注入方法在石墨烯材料上的注入深度。
[0018]本专利技术通过将团簇在特定条件下注入不同厚度的石墨烯纳米片中，得到某种团簇在特定条件下的注入深度；通过改变不同种类团簇在不同参数值下的注入，得到不同种类团簇在不同参数值下在石墨烯纳米片中的注入深度，从而为半导体器件制备提供较为精准的参数支撑。本专利技术中，为尽量减小实验及数据处理带来的误差，进一步确定特定参数的团簇注入方法在石墨烯材料上的注入深度，取注入的团簇密度发生锐减的石墨烯纳米片的厚度区间的中点值。
[0019]本专利技术使用某种厚度的石墨烯纳米片制作石墨烯分散液包括以下步骤：a.将某厚度的石墨烯纳米片至于离心管中，加满蒸馏水；b.对蒸馏水中的石墨烯纳米片进行超声振荡使粉末均匀分散；c.对上述步骤b中形成的溶液用蒸馏水稀释得到石墨烯分散液。较为简单的稀释方法可以先倒出一半超声振荡后形成的溶液，然后向溶液中加入蒸馏水，溶液稀释均匀后再倒出一半溶液，然后再次向溶液中加入蒸馏水，反复多次后得到石墨烯分散液。
[0020]通过上述方式，使用不同厚度的石墨烯纳米片制作石墨烯分散液，以此得到在灯光下呈半透明状的满足不同浓度需求的石墨烯分散液。如图1所示为石墨烯分散液，取石墨烯分散液滴在电镜载网上；并将石墨烯分散液烘干。从而使得某厚度的石墨烯纳米片均匀分散在电镜载网上。
[0021]本专利技术提供的对不同厚度的石墨烯纳米片进行厚度标定方法，结合扫描透射电子显微镜的两种成像模式的特点，对多层石墨烯进行了层数标定，并结合不同层数上团簇密度的统计结果直观且精确地判断了其注入深度。具体包括以下步骤：S3.1：使用扫描透射电子显微镜得到其中一片石墨烯纳米片的同一区域的HAADF图像和BF图像；S3.2：根据BF图像的条纹数与HAADF图像的灰度值变化，得到单层石本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层石墨烯中离子注入深度精确标定方法，其特征在于包括以下步骤：S1：将某厚度的石墨烯纳米片均匀分散在电镜载网上；S2：使用特定参数的团簇注入方法，对电镜载网上的石墨烯纳米片进行团簇注入；S3：对电镜载网上注入团簇的石墨烯纳米片进行厚度标定，并统计石墨烯纳米片中注入的团簇密度；S4:选取不同厚度的石墨烯纳米片，重复上述步骤S1～S3；S5：根据石墨烯纳米片中注入团簇密度的统计结果，得到注入的团簇密度发生锐减的石墨烯纳米片的厚度区间；S6：根据得到的厚度区间，得到该特定参数的团簇注入方法在石墨烯材料上的注入深度。2.根据权利要求1所述的一种多层石墨烯中离子注入深度精确标定方法，其特征在于所述步骤S6中，注入深度取厚度区间的中点值。3.根据权利要求1所述的一种多层石墨烯中离子注入深度精确标定方法，其特征在于所述步骤S1中，将某厚度的石墨烯纳米片均匀分散在电镜载网上的方法包括以下步骤：S1.1：使用某厚度的石墨烯纳米片制作石墨烯分散液；S1.2：取石墨烯分散液滴在电镜载网上；S1.3：将石墨烯分散液烘干。4.根据权利要求1所述的一种多层石墨烯中离子注入深度精确标定方法，其特征在于步骤S3中对电镜载网上注入团簇的石墨烯纳米片...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋凤麒，胡国睿，张敏昊，汤司晨，左泽文，胡胜勇，顾陆薇，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：