一种石墨烯半导体制备装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种石墨烯半导体制备装置，属于半导体制备技术领域。所述方法装置：离子产生模块、磁偏转模块、共振吸收模块和离子注入模块；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。本实用新型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。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体制备领域，特别涉及一种石墨烯半导体制备装置。
技术介绍
半导体是现代电子工业的支柱，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一个重要组成部件，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，本技术实施例提供了一种石墨烯半导体制备装置。所述技术方案如下:本技术实施例提供了一种石墨烯半导体制备装置，所述装置包括:用于用电子轰击原子，生成离子流的离子产生模块；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的磁偏转模块；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的共振吸收模块；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的离子注入丰旲块；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。进一步地，所述离子注入模块还包括: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的控制单元。进一步地,所述控制单元包括: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的加速子单元；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的检流计；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时，减小所述加速电压的控制子单元；所述控制子单元分别与所述加速子单元和所述检流计电连接，所述加速子单元与所述共振吸收模块连接，且所述加速子单元和所述检流计按照离子流的流向顺序设置。进一步地,所述控制单元还包括:设于所述加速子单元和所述共振吸收模块之间的注入使能阀。进一步地，所述装置还包括设于所述离子产生模块和所述磁偏转模块之间的等离子体形成模块。本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泛。附图说明为了更清楚地说明本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是本技术实施例提供的石墨烯半导体制备装置结构示意图；图2是本技术实施例提供的离子流通过磁偏转模块和共振吸收模块的示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。实施例本技术实施例提供了一种石墨烯半导体制备装置，参见图1，该装置包括:用于用电子轰击原子，生成离子流的离子产生模块I ;用于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的磁偏转模块2 ；用于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的共振吸收模块3 ；用于将第二次除杂后的离子流均匀地注入到石墨烯基体模中的离子注入模块4。其中，磁偏转模块2、共振吸收模块3位于离子产生模块I和离子注入模块4之间，且磁偏转模块2、共振吸收模块3以及离子注入模块4按照离子流的流向顺序设置。其中，共振吸收模块3为装有与未除去的杂质离子元素相同的同位素物质的谐振腔。其中，离子注入模块4包括偏转扫描电路。进一步地，离子注入模块4还包括:用于通过控制第二次除杂后的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的控制单元。其中，离子浓度是指，单位面积上的离子数。例如，石墨烯基体模中注入的离子浓度可用单位面积上的离子数D表示，D=NXt/ (qXS);其中N为离子流的流量，用离子流所带的电流表示为注入时间；q为电荷量1.6 X IO-19, S为石墨烯基体模面积。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，达到上述预定注入浓度，同时还可以保持若干个石墨烯基体模中注入的离子浓度相同。即保证同一批次生产的高纯度离子层的性能相同。具体地，控制单元包括:用于利用加速电压可调的加速电场对第二次除杂后的离子流加速的加速子单元;用于检测经加速后的第二次除杂后的离子流所带电流的检流计；用于将检测到的电流与预设电流值进行比较，当检测到的电流小于预设电流值时，增大加速电压；当检测到的电流大于预设电流值时，减小加速电压的控制子单元；控制子单元分别与加速子单元和检流计电连接，加速子单元与共振吸收模块连接，且加速子单元和检流计按照离子流的流向顺序设置。其中，加速电压在40KV量级。特别地，控制单元还包括:设于加速子单元和共振吸收模块之间的注入使能阀，注入使能阀通过开关动作控制注入时间。关闭注入使能阀时，离子流无法通过，打开注入使能阀时，离子流能够通过。容易知道，加速子单元还可以设于离子产生模块I和磁偏转模块2之间。离子注入模块4内处于真空，相应还设有温控单元。进一步地，该装置还包括:设于离子产生模块I和磁偏转模块2之间的等离子体形成模块；在离子通过磁偏转模块2之前，等离子体形成模块将离子流制成等离子体。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。如图2所示，其中，白色圆点表示硼离子21，黑色圆点表示杂质离子22。在通过磁偏转模块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作用下的共振吸收模块24，进一步去除杂质离子22。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。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术，这里不再赘述。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，需要进行第二次去除。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，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯半导体制备装置，其特征在于，所述装置包括：用于用电子轰击原子，生成离子流的离子产生模块；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的磁偏转模块；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的共振吸收模块；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的离子注入模块；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。

【技术特征摘要】

【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：实用新型
国别省市：