在碳化硅（ＳｉＣ）基底上外延生长石墨烯的方法技术

本发明专利技术公开了一种新型半导体薄膜材料石墨烯在碳化硅（ＳｉＣ）基底上外延生长，这种石墨烯在电子束轰击下，强制形核并可控生长。石墨烯的层数可以控制在６层以下，生成区域的平均直径可达厘米量级。制备方法采用真空脉冲电子束轰击。先将ＳｉＣ去位清洗并将表面氢蚀成原子级平整度的原子台阶。在真空腔中对ＳｉＣ采用脉冲电子束轰击，形成的石墨烯连成一片；旋转靶台，继续轰击，新生成的石墨烯会与先生成的合并；重复这一过程，可以制备大面积的石墨烯。扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）研究表明通过本发明专利技术脉冲电子束法可以在ＳｉＣ表面上形成高质量石墨烯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体薄膜材料
，涉及一种新型半导体薄膜材料及其制备方法。具体来说就是以碳化硅(SiC)为基底外延生长较大面积、均勻石墨烯的新方法。
技术介绍
石墨烯是由Sp2杂化的碳原子相互连接构成的一种二维扁平单层结构，与单层石墨的六方点阵结构相仿。独立存在的单层石墨烯是一种具有六方结构的窄禁带IV族半导 体，室温下能带带隙Eg为0eV。在简并布里渊区的边界K点呈线性色散关系，其费米能 级与狄拉克点能级相同。石墨烯的稳定存在打破了传统Landau关于二维晶体的预言，其类 相对论基本粒子的超快电子传输(106m/s)行为，以及只有一个原子厚度的完美的二维结 构使得其本身就具有很大的理论研究意义。此外，石墨烯具有不同凡响的电子学和机械力 学性质，有望应用于气体筛、超高速计算机芯片、分子成像等领域，是目前为止最有希望取 代晶体硅的半导体材料。目前使用硅材料的计算机芯片在进一步微型化过程中，因硅在微 小尺寸下变得很不稳定而遇到瓶颈，石墨烯有望使得摩尔定律得以延续。相对于游离的石墨烯来说，由SiC外延生长的石墨烯性质并未有实质性改变，而 且还可以实现基底向膜层的掺杂，及对带隙进行调控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在碳化硅（ＳｉＣ）基底上外延生长碳纳米薄膜石墨烯的方法，其特征在于，制备过程包括以下步骤：　　（１）先将ＳｉＣ基底进行去位清洗预处理，以消除表面氧化物和其它杂质；　　（２）将清洗后的ＳｉＣ基底置于ＣＶＤ管式炉中，先抽真空，真空度一般高于１０－５Ｔｏｒｒ；然后通入氢氩混合气，在１５００℃以上氢蚀，直到晶片表面达原子级平整度；　　（３）将氢蚀后的ＳｉＣ基底置于脉冲电子束沉积系统（ＰＥＤ）真空腔中的靶台上；　　（４）将真空度调节到小于２０ｍＴｏｒｒ；通过改变真空腔中原有的基底台的温度，对真空腔进行温度调控，调整真空腔中加热温度，使得靶台上ＳｉＣ基底表面的温度在３００℃以下；　　（５）采用真空电子...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小龙，黄青松，王文军，王皖燕，杨蓉，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]