一种单晶石墨烯pn结及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种调制掺杂石墨烯pn结及其制备方法。所述调制掺杂石墨烯pn结是按照包括下述步骤的方法制备得到的：1)对铜箔基底进行退火处理；2)在铜箔表面以甲烷为碳源生长亚单层本征石墨烯孤立；3)使用惰性气体清理生长体系；4)以乙腈蒸汽为含氮碳源，在本征石墨烯孤岛边界生长氮掺杂石墨烯；5)重复步骤2)-4)的操作至少0次，得到单级或多级石墨烯pn结；6)快速降温终止生长过程；7)以PMMA为媒介将调制掺杂生长得到的石墨烯pn结转移到任意目标基底上。本发明专利技术通过在石墨烯生长过程中对碳源进行调节，得到高质量的调制掺杂单晶石墨烯pn结。该产品具有很高迁移率，高效的光电转化效率，其转移特性曲线有双Dirac点，可用于逻辑器件如反相器和倍频器等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
石墨烯是ー种由单层碳原子按照六方対称的蜂巢结构排布成的ニ维薄膜材料。由于石墨烯在电学、光学、热学以及力学等方面具有优异的性质，自其被发现以来就引起物理、化学、生物、材料等各领域的广泛关注，同时也受到エ业界的广泛关注。对于电子传输而言，石墨烯的电子迁移率比传统的硅材料高两个数量级以上，而且对称的能带结构导致其具有匹配的电子和空穴迁移率，因而石墨烯被视为硅基电子学的有力竞争者。光学方面，石墨烯在从可见光至远红外范围内保持良好的透光性，吸光率仅为0. 23%，结合其优异的导·电性及柔韧性，石墨烯有望取代ITO等材料成为下一代的透明导电材料。与硅基电子学类似，石墨烯在电子学以及光电子学领域的应用离不开有效地掺杂以及Pn结的构筑，即根据需要将不同区域的石墨烯费米能级调节到合适的位置，继而实现特定的电子运算性能以及光电转换性能。由于石墨烯仅有ー层碳原子构成，碳原子之间的共价键强度很大，传统的诸如离子注入等用于硅材料掺杂的方法不再适用。目前制备石墨烯单晶Pn结的方法往往基于机械剥离得到的微米尺度石墨烯，不利于规模的扩大；此外，实现掺杂的方法一般也都局限在对外界环境的控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备调制掺杂单晶石墨烯pn结的方法，包括下述步骤：1)将铜箔置于反应器中并在还原性气氛下进行退火；2)在980?1020℃温度下向所述反应器中通入碳源气体与还原性气体的混合气体，在步骤1)退火后的铜箔表面生长亚单层的本征石墨烯孤岛；3)向所述反应器中通入惰性气体与还原性气体的混合气体，以除去步骤2)中通入的碳源气体；同时将体系温度降低至900?960℃；4)维持体系温度在900?960℃，向所述反应器中通入含氮碳源与还原性气体的混合气体，在步骤2)所述本征石墨烯孤岛的间隙中，以已有的孤岛边缘为起点生长氮掺杂的石墨烯；5)重复所述步骤2)?4)的操作至少0次，得到单级或多级的石墨烯pn结；6...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠范，剡剀，吴迪，彭海琳，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：