CN103787325A - 一种新型石墨烯材料及其器件的制备方法 - Google Patents
一种新型石墨烯材料及其器件的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103787325A CN103787325A CN201410059763.3A CN201410059763A CN103787325A CN 103787325 A CN103787325 A CN 103787325A CN 201410059763 A CN201410059763 A CN 201410059763A CN 103787325 A CN103787325 A CN 103787325A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- preparation
- carbon source
- graphite alkene
- grid structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 81
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 60
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 9
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 4
- -1 graphite alkene Chemical class 0.000 claims description 22
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 13
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical group C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical group OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 6
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 6
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 4
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 4
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 4
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 4
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 4
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 241000588731 Hafnia Species 0.000 claims description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 claims description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(IV) oxide Inorganic materials O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010040844 Skin exfoliation Diseases 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000035618 desquamation Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种新型的复合金属诱导制备以及催化处理石墨烯获得石墨烯网格结构，利用该网格结构制备石墨烯晶体管，属于纳米材料微电子领域。其技术特征在于：采用复合金属薄膜，利用化学气相沉积法生长石墨烯，石墨烯层数为1-20，采用小孔模板衍射辅助氧化钛光催化方法，获得石墨烯网格结构，利用该网格结构作为沟道层，制备石墨烯场效应管晶体管。本发明工艺简单，过程易控制，导电性能优异，制备成本低，适合于低维复合材料及微纳电子领域。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料及微纳电子的技术领域，更具体地，涉及一种新型石墨烯材料及其器件的制备方法。
背景技术
石墨烯是由碳六元环组成的两维 (2D) 周期蜂窝状点阵结构，它是构建其它维数碳基材料 (0D的富勒烯，1D的碳纳米管和3D的石墨) 的基本单元。石墨烯独特的晶体结构使其具有优异性质，如高热导性、高机械强度、奇特的电学性质和光学性质。因此，石墨烯在场发射、电极材料、复合功能材料等领域具有广阔的应用前景。
目前石墨烯器件中石墨烯的获得一般采用将制备好的石墨烯经过衬底剥离，然后转移到特定衬底，该过程成功率低、器件界面特性差，严重影响到器件的性能。而且，由于石墨烯零带隙的自然属性，无法调制电荷，严重限制了石墨烯在微纳电子中的应用。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种新型石墨烯材料及其器件的制备方法，其结合原位制备石墨烯与微纳器件制备，可以解决石墨烯作为微纳电子器件应用的关键问题。本发明采用复合金属薄膜，利用化学气相沉积法生长石墨烯，石墨烯层数为1-20，采用氧化钛光催化方法，获得石墨烯网格结构，利用该网格结构作为沟道层，制备石墨烯场效应管晶体管。该材料制备方法简单，过程易控制，导电性能优异，制备成本低，器件制备工艺兼容现代半导体工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种新型石墨烯材料及其器件的制备方法，其中，原位制备石墨烯以及利用小孔模板光栅辅助光催化获得石墨烯网格结构，利用该网格结构制备场效应晶体管，其具体制备步骤如下：
(1) 以复合金属模板为催化剂，放入化学气相沉积反应室，加热至反应温度25-1000oC，恒温0-60 min后，导入碳源、氢气和保护气，气体流量为1-1000 sccm，反应时间0.1s至60 min，反应完毕，控制降温速率为1-1000 oC/min，或者自然降温，冷却至室温。通过升温阶段温度控制，可以有效地选择反应表面；降温阶段温度控制决定了石墨烯的质量。
(2) 将制备产物放入置于紫外灯下，利用小孔模板获得一定尺度的强弱变化的光场，光经过光催化层产生的高能氧化基团，光强区可以氧化基团的活性，利用明暗场下不同的刻蚀效果，得到石墨烯网格结构材料；其中，利用小孔掩膜板得到衍射斑，掩膜板的小孔孔径为1-1000nm，以TiO2作为光催化层，TiO2厚度为1-1000nm；
(3) 通过光刻技术，以石墨烯网格为沟道层，制备场效应管晶体管。
步骤 (1) 中，化学气相沉积法所采用的碳源包括：气态碳源 （甲烷、乙烯、乙炔、乙烷、丙烷以及它们的混合气），液态碳源（甲醇、乙醇、丙醇以及它们的混合液体）和固态碳源（聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷）。采用的保护气包括：氮气、氩气、氦气以及它们的混合气。
步骤 (1) 中，采用的复合材料为镍、铜、金、铂、铷、钌、铱、钴、铁、锰、铬、钼、碳中两种及以上的复合材料。所述的步骤 (1) 中，获得的石墨烯层数为1-20。
步骤 (2) 中，所用紫外光源波长为10-450nm。 该波长通过掩膜板后，可以发生光衍射现象，该衍射现象造成光强弱的变化。
步骤（2）中，采用氧化钛材料为光催化剂，紫外灯经过带有光催化剂的掩膜板照射石墨烯后，得到1-1000nm 孔径的石墨烯网格结构。利用上述衍射现象获得的强弱光场，在强场区可以可以（比暗场区）更有效地的刻蚀石墨烯，该刻蚀方法可以获得小尺寸的石墨烯网络互连通道。
步骤（3）中利用光刻技术，获得一定图形的石墨烯网格，利用金属或者碳材料作为场效应管的源极与漏极，金属可以是铜、镍、金、铂、银、钛、铟、钯及其合金；碳材料可以是石墨烯、碳纳米管、及其二者混合材料，场效应管绝缘层是无机材料或者有机材料，无机材料可以是氧化铝、氧化锆、氧化铪、氧化硅、氧化钛、硅酸铪、硅酸锆及其以上两种以上的复合层，有机材料可以是聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷及其两种以上的复合层，以及上述无机与有机材料复合层，栅电极金属为铝、铜、镍、金、铂、ITO、FTO、NTO、AZO。
与现有技术相比，有益效果是：本发明采用复合金属薄膜，利用化学气相沉积法生长石墨烯，石墨烯层数为1-20，采用氧化钛光催化方法，获得石墨烯网格结构，利用该网格结构作为沟道层，制备石墨烯场效应管晶体管。该材料制备方法简单，过程易控制，导电性能优异，制备成本低，器件制备工艺兼容现代半导体工艺。
附图说明
图1为复合金属表面的石墨烯扫描电镜照片；
图2为石墨烯的Raman光谱；
图3为小孔模板衍射光催化石墨烯网格结构示意图
图4为石墨烯网格结构Raman光谱；
图5为石墨烯场效应管晶体管制备示意图；
图6为石墨烯场效应管晶体管的电学特性。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
实施例1
(1) 在石英玻璃上溅射制备1μm的铜和200nm的镍薄膜，置于化学气相沉积（CVD）设备，通入高纯氩气和氢气，比例是1:1,1小时内升温到1000 oC，保温10分钟，将氩气与氢气比例调整为300:20，通入高纯甲烷，比例为2，10分钟后关闭甲烷，快速降温，获得原位制备的石墨烯，图片见图1扫描电镜和图2 Raman光谱，该石墨烯为单层结构。
(2) 将步骤 (1) 制备产物在置于氧化钛模板下，采用300nm波长的紫外灯照射5分钟，获得石墨烯网格结构，过程示意见图3，Raman光谱见图4，。
(3) 通过常规半导体工艺，以原位铜、镍为源漏电极，网格状石墨烯为沟道，通过磁控溅射制备200nm的氧化铝薄膜作为介质层，溅射500nm铝作为栅电极，工艺过程见图5，器件电学测试见图6。
实施例2
制备方法基本同实施例1，不同之处为：步骤 (1) 中，溅射制备1μm的铜和400nm的镍薄膜。后续工艺一致，获得多层石墨烯结构，Raman光谱见图6。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种新型石墨烯材料及其器件的制备方法，其特征在于，原位制备石墨烯以及利用光催化获得石墨烯网格结构，利用该网格结构制备场效应晶体管，其具体制备步骤如下：
(1) 以复合金属模板为催化剂，放入化学气相沉积反应室，加热至反应温度25-1000 oC，恒温0-60 min后，导入碳源、氢气和保护气，气体流量为1-1000 sccm，反应时间0.1s至60 min，反应完毕，控制降温速率为1-1000 oC/min，或者自然降温，冷却至室温；
(2) 将制备产物放入置于紫外灯下，利用小孔掩膜板得到衍射斑，小孔孔径为1-1000nm，以TiO2作为光催化层，TiO2厚度为1-1000nm，照射后得到石墨烯网格结构材料；
(3) 通过光刻技术，以石墨烯网格为沟道层，制备场效应管晶体管。
2.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯材料及其器件的制备方法，其特征在于：所述的步骤 (1) 中，化学气相沉积法所采用的碳源包括：气态碳源、液态碳源、固态碳源；
气态碳源为甲烷、乙烯、乙炔、乙烷、丙烷以及它们的混合气；
液态碳源为甲醇、乙醇、丙醇以及它们的混合液体；
固态碳源为聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷；
步骤 (1) 中采用的保护气包括：氮气、氩气、氦气以及它们的混合气。
3.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯材料及其器件的制备方法，其特征在于：所述的步骤 (1) 中，采用的复合材料为镍、铜、金、铂、铷、钌、铱、钴、铁、锰、铬、钼、碳中两种及以上的复合材料。
4.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯材料及其器件的制备方法，其特征在于：所述的步骤 (1) 中，获得的石墨烯层数为1-20。
5.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯材料及其器件的制备方法，其特征在于：所述的步骤 (2) 中，所用紫外光源波长为10-450nm。
6.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯材料及其器件的制备方法，其特征在于：所述的步骤 (2) 中，采用氧化钛材料为光催化剂，紫外灯经过带有光催化剂的掩膜板照射石墨烯后，得到1-1000nm 孔径的石墨烯网格结构。
7.根据权利要求1所述的一种新型石墨烯材料及其器件的制备方法，其特征在于：所述的步骤 (3) 中，利用光刻技术，获得一定图形的石墨烯网格，利用金属或者碳材料作为场效应管的源极与漏极，金属是铜、镍、金、铂、银、钛、铟、钯及其合金，碳材料是石墨烯、碳纳米管、及其二者混合材料，场效应管绝缘层是无机材料或者有机材料，无机材料是氧化铝、氧化锆、氧化铪、氧化硅、氧化钛、硅酸铪、硅酸锆及其以上两种以上的复合层，有机材料是聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷及其两种以上的复合层，以及上述无机与有机材料复合层，栅电极金属为铝、铜、镍、金、铂、ITO、FTO、NTO、AZO。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410059763.3A CN103787325B (zh) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | 一种石墨烯器件的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410059763.3A CN103787325B (zh) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | 一种石墨烯器件的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103787325A true CN103787325A (zh) | 2014-05-14 |
| CN103787325B CN103787325B (zh) | 2016-08-24 |
Family
ID=50663453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410059763.3A Active CN103787325B (zh) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | 一种石墨烯器件的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103787325B (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105731430A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-07-06 | 徐州工业职业技术学院 | 一种化学气相沉淀法石墨烯接枝改性的方法 |
| CN106044920A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种具有网络结构的石墨烯微片及其制备方法 |
| CN107342228A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-11-10 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 一种场效应晶体管及其制备方法 |
| CN108341408A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 河南烯碳合成材料有限公司 | 一种大面积石墨烯及其制造方法 |
| CN110125385A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-08-16 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种基于原位合成的石墨烯铜基复合材料的制备方法 |
| US10418490B2 (en) | 2017-07-04 | 2019-09-17 | Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd | Field effect transistor and manufacturing method thereof |
| CN111606323A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-01 | 南方科技大学 | 三层石墨烯及其制备方法 |
| CN111960692A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-11-20 | 唐山钢铁集团有限责任公司 | 一种轻量化强韧层状复合材料及其制备方法 |
| CN112447509A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-03-05 | 广东省科学院半导体研究所 | 一种透明柔性Micro-LED显示系统及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101442105A (zh) * | 2007-11-21 | 2009-05-27 | 中国科学院化学研究所 | 一种有机场效应晶体管及其专用源漏电极与制备方法 |
| CN101503174A (zh) * | 2009-03-18 | 2009-08-12 | 北京大学 | 二氧化钛光催化切割石墨烯的方法 |
| CN102995119A (zh) * | 2011-09-08 | 2013-03-27 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 大尺寸的六角形双层石墨烯单晶畴及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR960039197A (ko) * | 1995-04-12 | 1996-11-21 | 모리시다 요이치 | 실리콘 산화막의 형성방법 및 반도체 장치의 제조방법 |
| CN103295912B (zh) * | 2013-05-21 | 2015-12-02 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 一种基于自对准技术的石墨烯晶体管制造方法 |
-
2014
- 2014-02-21 CN CN201410059763.3A patent/CN103787325B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101442105A (zh) * | 2007-11-21 | 2009-05-27 | 中国科学院化学研究所 | 一种有机场效应晶体管及其专用源漏电极与制备方法 |
| CN101503174A (zh) * | 2009-03-18 | 2009-08-12 | 北京大学 | 二氧化钛光催化切割石墨烯的方法 |
| CN102995119A (zh) * | 2011-09-08 | 2013-03-27 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 大尺寸的六角形双层石墨烯单晶畴及其制备方法 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105731430A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-07-06 | 徐州工业职业技术学院 | 一种化学气相沉淀法石墨烯接枝改性的方法 |
| CN106044920B (zh) * | 2016-05-31 | 2019-03-22 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种具有网络结构的石墨烯微片及其制备方法 |
| CN106044920A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种具有网络结构的石墨烯微片及其制备方法 |
| CN108341408A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 河南烯碳合成材料有限公司 | 一种大面积石墨烯及其制造方法 |
| CN107342228B (zh) * | 2017-07-04 | 2019-07-12 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 一种场效应晶体管及其制备方法 |
| WO2019006832A1 (zh) * | 2017-07-04 | 2019-01-10 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 一种场效应晶体管及其制备方法 |
| CN107342228A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-11-10 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 一种场效应晶体管及其制备方法 |
| US10418490B2 (en) | 2017-07-04 | 2019-09-17 | Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd | Field effect transistor and manufacturing method thereof |
| CN110125385A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-08-16 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种基于原位合成的石墨烯铜基复合材料的制备方法 |
| CN111606323A (zh) * | 2020-06-17 | 2020-09-01 | 南方科技大学 | 三层石墨烯及其制备方法 |
| CN111960692A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-11-20 | 唐山钢铁集团有限责任公司 | 一种轻量化强韧层状复合材料及其制备方法 |
| CN111960692B (zh) * | 2020-07-30 | 2022-07-08 | 唐山钢铁集团有限责任公司 | 一种轻量化强韧层状复合材料及其制备方法 |
| CN112447509A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-03-05 | 广东省科学院半导体研究所 | 一种透明柔性Micro-LED显示系统及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103787325B (zh) | 2016-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103787325B (zh) | 一种石墨烯器件的制备方法 | |
| He et al. | Isolating hydrogen in hexagonal boron nitride bubbles by a plasma treatment | |
| Pham et al. | Direct growth of graphene on rigid and flexible substrates: Progress, applications, and challenges | |
| Xu et al. | Ultrafast growth of single-crystal graphene assisted by a continuous oxygen supply | |
| Zhuo et al. | Transfer-free synthesis of doped and patterned graphene films | |
| Nam et al. | MoS2 transistors fabricated via plasma-assisted nanoprinting of few-layer MoS2 flakes into large-area arrays | |
| Ma et al. | Postgrowth tuning of the bandgap of single-layer molybdenum disulfide films by sulfur/selenium exchange | |
| Yu et al. | Long-range ordered and atomic-scale control of graphene hybridization by photocycloaddition | |
| Wan et al. | High-quality large-area graphene from dehydrogenated polycyclic aromatic hydrocarbons | |
| Sun et al. | Direct chemical vapor deposition growth of graphene on insulating substrates | |
| Song et al. | Graphene/h‐BN heterostructures: recent advances in controllable preparation and functional applications | |
| US9249026B2 (en) | Method for preparing graphene from biomass-derived carbonaceous mesophase | |
| Yang et al. | Free‐standing 2D hexagonal aluminum nitride dielectric crystals for high‐performance organic field‐effect transistors | |
| Tsai et al. | Plasma-assisted synthesis of high-mobility atomically layered violet phosphorus | |
| CN106567055A (zh) | 一种大面积高质量完全单层的二硫化钨的制备方法 | |
| Xu et al. | Fast batch production of high‐quality graphene films in a sealed thermal molecular movement system | |
| CN104036878A (zh) | 一种石墨烯和碳纳米管三维结构材料的制备方法 | |
| Chen et al. | Fabrication of millimeter‐scale, single‐crystal one‐third‐hydrogenated graphene with anisotropic electronic properties | |
| Soleimanpour et al. | The effect of UV irradiation on nanocrysatlline zinc oxide thin films related to gas sensing characteristics | |
| Nakajima et al. | Metal catalysts for layer-exchange growth of multilayer graphene | |
| CN101973510A (zh) | 基于碳纳米管微阵列/氧化钨纳米复合结构的气敏传感器元件的制备方法 | |
| CN103145117A (zh) | 一种制备石墨烯的方法 | |
| Ma et al. | Fabrication of graphene films with high transparent conducting characteristics | |
| JP2010037128A (ja) | グラファイト膜製造方法 | |
| Kim et al. | Horizontally aligned ZnO nanowire transistors using patterned graphene thin films |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |