石墨烯半导体用离子层制备方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种石墨烯半导体用离子层制备方法和装置，属于半导体制备技术领域。所述方法包括：用电子轰击原子，生成离子流；采用磁偏转技术除去所述离子流中的部分杂质离子，得到第一次除杂后的所述离子流；采用与未除去的杂质离子元素相同的同位素物质对所述第一次除杂后的所述离子流进行共振吸收，得到第二次除杂后的所述离子流；将所述第二次除杂后的所述离子流均匀地注入到石墨烯基体模中。本发明专利技术通过依次采用磁偏转技术和共振吸收技术除去离子流中的杂质离子，从而提高了注入离子的纯度，使得制成的离子层具有良好的导电性能，提高了石墨烯半导体的整体性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制备领域，特别涉及ー种石墨烯半导体用离子层制备方法和装置。
技术介绍
半导体是现代电子エ业的支柱，它是晶体管、集成电路以及各类电子元件的核心材料。随着半导体技术的发展，传统的硅、锗等元素半导体的性能提升空间越来越小。石墨烯以优异的导电性能，广阔的开发前景，在半导体
受到越来越多的关注。离子层是石墨烯半导体的ー个重要组成部件，通过将注入离子均匀地注入到石墨烯基体模中制成。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了ー种石墨烯半导体用离子层制备方法和装置。所述技术方案如下:一方面，本专利技术实施例提供了ー种石墨烯半导体用离子层制备方法，所述方法包括:用电子轰击原子，生成离子流；采用磁偏转技术除去所述离子流中的部分杂质离子，得到第一次除杂后的所述离子流；采用与未除去的杂质离子元素相同的同位素物质对所述第一次除杂后的所述离子流进行共振吸收，得到第二次除杂后的所述离子流；将所述第二次除杂后的所述离子流均匀地注入到石墨烯基体模中。进ー步地，所述将所述第二次除杂后的所述离子流均匀地注入到石墨烯基体模中，包括:通过控制所述第二次除杂后的所述离子流注入到所述石墨烯基体模时的流量和注入时间，以达到预定注入浓度。进ー步地，所述控制所述第二次除杂后的所述离子流的流量，包括:利用加速电压可调的加速电场对所述第二次除杂后的所述离子流加速；检测经加速后的所述第二次除杂后的所述离子流所带电流；将检测到的电流与预设电流值进行比较；当所述检测到的电流小于所述预设电流值时，增大所述加速电压；当所述检测到的电流大于所述预设电流值吋，减小所述加速电压。进ー步地，在所述采用磁偏转技术除去所述离子流中的部分杂质离子之前，所述方法还包括:将所述离子流制成等离子体。另ー方面，本专利技术实施例还提供了ー种石墨烯半导体用离子层制备装置，所述装置包括:离子产生模块，用于用电子轰击原子，生成离子流；磁偏转模块，用于采用磁偏转技术除去所述离子流中的部分杂质离子，得到第一次除杂后的所述离子流；共振吸收模块，用于采用与未除去的杂质离子元素相同的同位素物质对所述第一次除杂后的所述离子流进行共振吸收，得到第二次除杂后的所述离子流；离子注入模块，用于将所述第二次除杂后的所述离子流均匀地注入到石墨烯基体模中；其中，所述磁偏转模块、所述共振吸收模块位于所述离子产生模块和所述离子注入模块之间，且所述磁偏转模块、所述共振吸收模块以及所述离子注入模块按照离子流的流向顺序设置。其中，所述共振吸收模块为装有与所述未除去的杂质离子元素相同的同位素物质的谐振腔。其中，所述离子注入模块包括偏转扫描电路。进ー步地，所述离子注入模块还包括:控制单元，用于通过控制`所述第二次除杂后的所述离子流注入到所述石墨烯基体模时的流量和注入时间，以达到预定注入浓度。进ー步地,所述控制单元包括:加速子単元，用于利用加速电压可调的加速电场对所述第二次除杂后的所述离子流加速；检流计，用于检测经加速后的所述第二次除杂后的所述离子流所带电流；控制子単元，用于将检测到的电流与预设电流值进行比较；当所述检测到的电流小于所述预设电流值时，增大所述加速电压；当所述检测到的电流大于所述预设电流值吋，减小所述加速电压。进ー步地,所述控制单元还包括:注入使能阀，用于通过开关动作控制注入时间。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是:通过依次采用磁偏转技术和共振吸收技术除去离子流中的杂质离子，从而提高了注入离子的纯度，使得制成的离子层具有良好的导电性能，提高了石墨烯半导体的整体性倉^:。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一提供的石墨烯半导体用离子层制备方法流程图；图2是本专利技术实施例一提供的离子流通过磁偏转区和共振吸收区的示意图；图3是本专利技术实施例ニ提供的石墨烯半导体用离子层制备装置结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进ー步地详细描述。实施例一本专利技术实施例提供了ー种石墨烯半导体用离子层制备方法，參见图1，该方法包括:步骤101:用电子轰击原子，生成离子流。具体地，上述原子可以为含有杂质的硼或磷原子。下面以硼原子为例进行说明。在高压作用下，电子在电场中获得足够的动能，轰击含有杂质的硼原子，使硼原子外层电子脱离原子核，获得注入用硼离子；持续产生的硼离子形成离子流。步骤102:采用磁偏转技术除去离子流中的部分杂质离子，得到第一次除杂后的离子流。具体地，由于原子为含有杂质的硼原子，因此产生的硼离子中也含有杂质离子，为了提高半导体的性能，需要将硼离子中的杂质离子去除。将离子流通过磁偏转区域，由于部分杂质离子和硼离子的电荷质量比相差很大，所以离子流在经过磁偏转区域时，部分杂质离子会发生偏转从而被去除，而硼离子及与硼离子电荷质量比相当的杂质离子将通过该磁偏转区域，形成第一次除杂后的离子流。如何控制磁场使硼离子不偏转，而杂质离子偏转属于现有技木，这里不再赘述。进ー步地，在步骤102之前，该方法还包括:将离子流制成等离子体。等离子体温度高，所帯电量大，从而提高了最終制成的离子层的导电性能。然后在等离子状态下，采用磁偏转技术除去杂质离子。步骤103:采用与未除去的杂质离子元素相同的同位素物质对第一次除杂后的离子流进行共振吸收，得到第二次除杂后的离子流。具体地，由于未被除去的部分杂质离子的电荷质量比与硼离子的电荷质量比相近，因此在采用磁偏转进行除杂时，这部分杂质离子并不能被去除。因此在步骤102的基础上，设置步骤103进行第二次去除。采用与未除去的杂质离子元素相同的同位素物质与第一次除杂后的离子流进行共振吸收，在步骤102中未被去除的杂质离子被共振吸收。值得说明的是，由于未除去的杂质离子质量与硼离子相近，因此可以推测出是何种离子；未除去的杂质离子种类也可以是在以前的实验或生产中得出的。上述步骤102和103的具体过程如图2所示，其中，白色圆点表示硼离子21，黒色圆点表示杂质离子22。在通过磁偏转区23时大部分杂质离子22被去除，但还会存在少量的杂质离子22，这时再控制离子通过相干辐射源25作用下的共振吸收区24，进ー步去除杂质离子22。步骤104:将第二次除杂后的离子流均匀地注入到石墨烯基体模中。具体地，第二次除杂后的离子流通过ー个偏转线圈，偏转线圈产生一定频率的交变磁场，使离子流中的离子产生有规律的扫描。出于离子均匀分布在平面内的需要，会将离子流扫描成ー个个的离子平面；在扫描每个离子平面时，可以将整个平面分为若干行，由于离子流必须在行的方向和与行的方向垂直的方向都获得偏转，所以在每一行从左到右的偏转，然后逐行扫描，从而使离子均匀分布在平面内。然后将离子平面注入到石墨烯基体模中。进ー步地，步骤104包括:通过控制第二次除杂后的离子流注入到石墨烯基体模时的流量和注入时间，以达到预定注入浓度。其中，离子浓度是指单位面积上的离子数。这样做的好处在于，可以对单个石墨烯基体模中注入的离子浓度进行控制，以达到预定注入浓度，同时还可以保持若干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯半导体用离子层制备方法，其特征在于，所述方法包括：用电子轰击原子，生成离子流；采用磁偏转技术除去所述离子流中的部分杂质离子，得到第一次除杂后的所述离子流；采用与未除去的杂质离子元素相同的同位素物质对所述第一次除杂后的所述离子流进行共振吸收，得到第二次除杂后的所述离子流；将所述第二次除杂后的所述离子流均匀地注入到石墨烯基体模中。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯半导体用离子层制备方法，其特征在于，所述方法包括: 用电子轰击原子，生成离子流； 采用磁偏转技术除去所述离子流中的部分杂质离子，得到第一次除杂后的所述离子流； 采用与未除去的杂质离子元素相同的同位素物质对所述第一次除杂后的所述离子流进行共振吸收，得到第二次除杂后的所述离子流； 将所述第二次除杂后的所述离子流均匀地注入到石墨烯基体模中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第二次除杂后的所述离子流均匀地注入到石墨烯基体模 中，包括: 通过控制所述第二次除杂后的所述离子流注入到所述石墨烯基体模时的流量和注入时间，以达到预定注入浓度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制所述第二次除杂后的所述离子流的流量，包括: 利用加速电压可调的加速电场对所述第二次除杂后的所述离子流加速； 检测经加速后的所述第二次除杂后的所述离子流所带电流； 将检测到的电流与预设电流值进行比较； 当所述检测到的电流小于所述预设电流值时，增大所述加速电压；当所述检测到的电流大于所述预设电流值吋，减小所述加速电压。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采用磁偏转技术除去所述离子流中的部分杂质离子之前，所述方法还包括: 将所述离子流制成等离子体。5.一种石墨烯半导体用离子层制备装置，其特征在于，所述装置包括: 离子产生模块，用于用电子轰击原子，生成离子流； 磁偏转模块，用于采用磁偏转技术除去所述离子流中的部分杂质离子，得到第...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷海东，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：