CN104392945A - 一种基于场效应估算cvd方法生长在铜箔上的石墨烯迁移率的方法 - Google Patents
一种基于场效应估算cvd方法生长在铜箔上的石墨烯迁移率的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104392945A CN104392945A CN201410602373.6A CN201410602373A CN104392945A CN 104392945 A CN104392945 A CN 104392945A CN 201410602373 A CN201410602373 A CN 201410602373A CN 104392945 A CN104392945 A CN 104392945A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- electrode
- substrate
- mobility
- copper foil
- 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.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 93
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 91
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 35
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 26
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 26
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 17
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 15
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 7
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 5
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 8
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 241001466460 Alveolata Species 0.000 description 1
- 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
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- MPLOKIFXJVNKGW-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Zn+2].[Si](=O)=O Chemical compound [O-2].[Zn+2].[Si](=O)=O MPLOKIFXJVNKGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/14—Measuring as part of the manufacturing process for electrical parameters, e.g. resistance, deep-levels, CV, diffusions by electrical means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02527—Carbon, e.g. diamond-like carbon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
一种基于场效应估算CVD方法生长在铜箔上的石墨烯迁移率的方法，属于半导体技术领域。通过测量以石墨烯为沟道的背栅场效应晶体管中源漏电流随栅压的变化，来估算石墨烯的迁移率，石墨烯的转移过程在制作电极之后，不仅避免了制作电极对石墨烯的损伤，同时也避免了光刻过程中光刻胶对石墨烯的影响，石墨烯转移之后不需要进行光刻，不仅简化了一步工艺步骤，降低了成本，而且也避免了光刻对石墨烯的影响。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，尤其涉及基于场效应估算石墨烯迁移率的方法。
背景技术
石墨烯是碳原子以蜂窝状结构组成的二维平面材料，多层石墨烯单层靠范德华力层叠形成石墨，石墨烯单层卷成管状则形成碳纳米管，一个至少含有12个五角缺陷的石墨烯单层可以形成球形富勒烯。石墨烯最先在2004年由曼彻斯特大学的Novoselov团队使用胶带剥离的方法制备出来，并凭此获得了2010年的诺贝尔物理学奖，由于石墨烯特殊的二维晶格结构，其表现出来了不同的物理现象如异常量子霍尔效应、克莱因隧穿效应等，石墨烯是一个零带隙的半导体或者半金属，其狄拉克点附近的电子或空穴的有效质量为零，费米速度可达106m/s，实验测量石墨烯的迁移率可达15000cm2/v·s，电流承载能力可达108A·cm-2，这些优异的性能吸引了众多研究者的兴趣。在国际半导体技术发展蓝图中，石墨烯也被认为是后硅电子时代的一个硅替代材料。
目前石墨烯的制备方法多种多样，主要有机械剥离法、碳化硅表面外延法、金属表面化学气相沉积法(CVD)等，其中使用CVD方法在铜箔上生长单层石墨烯是一种非常有效的方法，如何判断这种方法制备的石墨烯质量好坏,除了使用拉曼光谱分析、AFM、SEM等之外，石墨烯的迁移率也是一项重要的判断依据，因此如何快速测量CVD方法生长在铜箔上的石墨烯的迁移率成为了一个研究重点。
发明内容
为了能够简单实用的估算石墨烯载流子迁移率，本发明提供了基于场效应估算石墨烯迁移率的方法，该方法通过测量以石墨烯为沟道的简单背栅场效应晶体管中源漏电流随栅压的变化，能够快速估算石墨烯的迁移率，从而判断石墨烯质量的好坏。
进一步，该方法的具体实现步骤如下：
(1)使用丙酮、乙醇、去离子水依次清洗衬底，氮气吹干备用，衬底为重掺杂p型硅片，重掺杂p型硅片表面为热氧化二氧化硅；
(2)在步骤(1)衬底上光刻平行的方块电极图案，在其上制作一层钛，然后在钛上再制备一层金；钛层起衬底和金的粘结作用；
(3)将步骤(2)得到的材料放入丙酮中进行超声剥离，得到带有平行方块电极的衬底；然后使用乙醇、去离子水清洗后吹干备用；
(4)在生长有石墨烯的铜箔表面旋涂一层PMMA胶，置于热板上(如100℃)烘干，然后放入氯化铁溶液(氯化铁溶液浓度没有特殊要求，如0.2mol/L)中腐蚀铜箔，腐蚀完成后将带有石墨烯的PMMA薄膜用去离子水清洗；
(5)将带有石墨烯的PMMA薄膜转移到步骤(3)平行方块电极上，放置在空气中1-2小时自然晾干，然后置于160℃热板上烘烤10分钟，随后放在丙酮中浸泡数小时，去除PMMA胶，取出氮气吹干；
(6)使用半导体特征分析仪器进行测试，栅压探针接在衬底硅片的背部，源电极探针和漏电极探针分别接衬底硅片上相邻两个平行的方块电极，源电极接地，漏电压固定，测量漏电流随栅压的变化，将得到的数据带入公式即可得到石墨烯的迁移率，公式为：μ＝(L/W)*[gm/(Vds*Cox)]，其中L为石墨烯沟道长度,W为沟道宽度也即方块电极边长，跨导Ids为漏电流，Vds为漏电压，Vgs为加在栅介质二氧化硅上的栅压，Cox为栅介质二氧化硅的单位面积电容。
进一步，在步骤(1)中表面二氧化硅的厚度优选300nm，相差不能超过5％，否则在光学显微镜下会观察不到石墨烯。
进一步，在步骤(2)中电极的总厚度应一般大于等于20nm，小于等于50nm，两平行方块电极之间沟道的长宽比应该小于或等于0.2，源电极和漏电极(或相邻平行方块电极之间的距离)之间距离为沟道长度，方块电极的长度为沟道的宽度，一般沟道长度10μm-50μm。降低沟道上下两侧电流对测试的影响，增加了估算结果的准确度。
进一步，在步骤(6)中漏电压不能超过0.5v，防止因电流热效应导致温度升高对石墨烯迁移率有影响。
本发明提供的基于场效应估算石墨烯迁移率的方法，通过测量以石墨烯为沟道的背栅场效应晶体管中源漏电流随栅压的变化，来估算石墨烯的迁移率，石墨烯的转移过程在制作电极之后，不仅避免了制作电极对石墨烯的损伤，同时也避免了光刻过程中光刻胶对石墨烯的影响，石墨烯转移之后不需要进行光刻，不仅简化了一步工艺步骤，降低了成本，而且也避免了光刻对石墨烯的影响。
制作简单的背栅石墨烯场效应晶体管，石墨烯的费米能级随着外加栅压而变化，也即石墨烯中电子和空穴的浓度随着栅压而变化，载流子浓度的变化会导致石墨烯沟道中源漏电流的变化，通过测量石墨烯沟管道中源漏电流随栅压的变化，从而使用公式估算石墨烯的迁移率，该方法工艺简单，成本低廉，能够快速估算石墨烯的迁移率，具有较强的推广价值。
本发明具有如下优点：
1.石墨烯的转移过程在溅射电极之前，不仅避免了溅射电极对石墨烯的损伤，同时也避免了光刻过程中光刻胶对石墨烯的影响。
2.石墨烯转移之后不需要进行光刻，不仅简化了一步工艺步骤，而且也避免了光刻对石墨烯的影响。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于场效应估算石墨烯迁移率的方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的背栅石墨烯场效应晶体管的剖面结构图，从下往上结构依次是背栅-重掺杂p型硅，栅介质-300nmSiO2，源电极D，漏电极S，源漏电极之间距离为沟道长度。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行更加清楚、完整的说明，显然，所描述的具体实施例只是为了解释本发明，并不用于限定发明。
图1给出了本发明实施例提供的基于场效应估算石墨烯迁移率的方法的实现流程图。
如图1所示，在本发明实施例中，该方法的具体实现步骤如下：
步骤一，使用丙酮、乙醇、去离子水依次清洗衬底，衬底为表面热氧化二氧化硅的重掺杂p型硅片，氮气吹干备用；
步骤二，在衬底上光刻电极图案，制作一层Ti，然后再制作一层Au；
步骤三，将步骤二的材料放入丙酮中进行超声剥离，得到带有平行方块电极的衬底，然后使用乙醇、去离子水清洗后吹干备用；
步骤四，将生长好石墨烯的铜箔表面旋涂一层PMMA胶，置于100℃热板上烘干，放入0.2mol/L氯化铁溶液中腐蚀铜箔，腐蚀完成后将带有石墨烯的PMMA薄膜用去离子水清洗几遍；
步骤五，将携带石墨烯的PMMA薄膜转移到步骤三衬底的电极上，放置在空气中1-2小时自然晾干，然后置于160℃热板上烘烤10分钟，随后放在丙酮中浸泡数小时，去除PMMA胶，取出氮气吹干；
步骤六，使用Keithley 4200半导体特征分析仪器进行测试，栅压探针接在硅片背部，源漏极探针分别接两个平行的方块电极，源极接地，漏极电压固定，测量漏电流随栅压的变化，将得到的数据带入公式即可得到石墨烯的迁移率
进一步，在步骤一中表面二氧化硅的厚度为300nm，相差不能超过5％，否则在光学显微镜下会观察不到石墨烯；
进一步，在步骤二中电极的总厚度应该低于50nm，两平行方块电极之间的沟道的长宽比应该小于或等于0.2，降低沟道上下两侧电流对测试的影响，增加了估算结果的准确度；
进一步，在步骤六中漏电压不能超过0.5v，防止沟道电流过大因电流热效应温度升高对石墨烯迁移率有影响。
下面结合附图2和具体实施例对本发明的原理作进一步描述。
本发明的目的是通过制作简单的背栅石墨烯场效应晶体管来方便快速估算石墨烯的迁移率，石墨烯的费米能级随着外加栅压而变化，也即石墨烯中电子和空穴的浓度随着栅压而变化，载流子浓度的变化会导致石墨烯沟道中源漏电流的变化，通过测量石墨烯沟管道中源漏电流随栅压的变化，从而使用公式估算石墨烯的迁移率。μ＝(L/W)*[gm/(Vds*Cox)]，其中L为石墨烯沟道长度,W为沟道宽度也即方块电极边长，跨导Ids为漏电流，Vds为漏电压，Vgs为加在栅介质二氧化硅上的栅压，Cox为栅介质二氧化硅的单位面积电容。
实施例1：
本发明的实现步骤如下：
步骤一，清洗衬底
使用丙酮、乙醇、去离子水依次清洗衬底，衬底为表面热氧化300nm二氧化硅的重掺杂p型硅片，氮气吹干备用，表面二氧化硅的厚度为300nm，相差不能超过5％，否则在光学显微镜下会观察不到石墨烯。
步骤二，衬底光刻图形，溅射钛金
在衬底上光刻电极图案，溅射一层Ti/Au，厚度为5nm/30nm，两平行方块电极之间的沟道的长和宽分别为10μm/100μm；
步骤三，超声剥离得电极图形
放入丙酮中进行超声剥离，得到平行的方块电极,然后使用乙醇、去离子水清洗后吹干备用；
步骤四，腐蚀铜基底，石墨烯转移到PMMA薄膜上
将长有石墨烯的铜箔表面甩上一层PMMA胶，置于100℃热板上烘干，放入FeCl3溶液中腐蚀铜箔，腐蚀完成后将带有石墨烯的PMMA薄膜用去离子水清洗几遍；步骤五，将带有石墨烯的PMMA薄膜转移到长好电极的衬底上，去除PMMA胶将带有石墨烯的PMMA薄膜转移到长有电极的衬底上，放在空气中1-2小时自然晾干，然后置于160℃热板上烘烤10分钟，随后放在丙酮中浸泡数小时，去除PMMA胶，取出氮气吹干；
步骤六，使用Keithley 4200系统进行测试，根据公式估算石墨烯迁移率
使用Keithley 4200半导体特征分析系统对上面得到的器件进行三端测试，栅压探针接在硅片背部，源漏极探针分别扎在两个平行的方块电极上，源极接地，漏极电压固定为0.1v，测量漏电流随栅压的变化，将得到的数据带入公式即可得到石墨烯的迁移率。
实施例2：
步骤一，清洗衬底
使用丙酮、乙醇、去离子水依次清洗衬底，衬底为表面热氧化300nm二氧化硅的重掺杂p型硅片，氮气吹干备用，表面二氧化硅的厚度为300nm，相差不能超过5％，否则在光学显微镜下会观察不到石墨烯
步骤二，衬底光刻图形，溅射钛金
在衬底上光刻电极图案，溅射一层Ti/Au，对应厚度为5nm/20nm，两平行方块电极之间的沟道的长和宽分别为15μm/100μm；
步骤三，超声剥离得电极图形
放入丙酮中进行超声剥离，得到平行的方块电极,然后使用乙醇、去离子水清洗后吹干备用；
步骤四，腐蚀铜基底，石墨烯转移到PMMA薄膜上
将长有石墨烯的铜箔表面甩上一层PMMA胶，置于100℃热板上烘干，放入FeCl3溶液中腐蚀铜箔，腐蚀完成后将带有石墨烯的PMMA薄膜用去离子水清洗几遍；步骤五，将带有石墨烯的PMMA薄膜转移到长好电极的衬底上，去除PMMA胶，将带有石墨烯的PMMA薄膜转移到长有电极的衬底上，放在空气中1-2小时自然晾干，然后置于160℃热板上烘烤10分钟，随后放在丙酮中浸泡数小时，去除PMMA胶，取出氮气吹干；
步骤六，使用Keithley 4200系统进行测试，根据公式估算石墨烯迁移率
使用Keithley 4200半导体特征分析系统对上面得到的器件进行三端测试，栅压探针接在硅片背部，源漏极探针分别扎在两个平行的方块电极上，源极接地，漏极电压固定为0.05v，测量漏电流随栅压的变化，将得到的数据带入公式即可得到石墨烯的迁移率。
以上只是本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，所有包括在本发明的精神和原则之内的改动或替换，应该都包括在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于场效应估算CVD方法生长在铜箔上的石墨烯迁移率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)使用丙酮、乙醇、去离子水依次清洗衬底，氮气吹干备用，衬底为重掺杂p型硅片，重掺杂p型硅片表面为热氧化二氧化硅；
(2)在步骤(1)衬底上光刻平行的方块电极图案，在其上制作一层钛，然后在钛上再制备一层金；钛层起衬底和金的粘结作用；
(3)将步骤(2)得到的材料放入丙酮中进行超声剥离，得到带有平行方块电极的衬底；然后使用乙醇、去离子水清洗后吹干备用；
(4)在生长有石墨烯的铜箔表面旋涂一层PMMA胶，置于热板上(如100℃)烘干，然后放入氯化铁溶液(氯化铁溶液浓度没有特殊要求，如0.2mol/L)中腐蚀铜箔，腐蚀完成后将带有石墨烯的PMMA薄膜用去离子水清洗；
(5)将带有石墨烯的PMMA薄膜转移到步骤(3)平行方块电极上，放置在空气中1-2小时自然晾干，然后置于160℃热板上烘烤10分钟，随后放在丙酮中浸泡数小时，去除PMMA胶，取出氮气吹干；
(6)使用半导体特征分析仪器进行测试，栅压探针接在衬底硅片的背部，源电极探针和漏电极探针分别接衬底硅片上相邻两个平行的方块电极，源电极接地，漏电压固定，测量漏电流随栅压的变化，将得到的数据带入公式即可得到石墨烯的迁移率，公式为：μ＝(L/W)*[gm/(Vds*Cox)]，其中L为石墨烯沟道长度,W为沟道宽度也即方块电极边长，跨导Ids为漏电流，Vds为漏电压，Vgs为加在栅介质二氧化硅上的栅压，Cox为栅介质二氧化硅的单位面积电容。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，在步骤(1)中表面二氧化硅的厚度300nm，相差不能超过5％。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，在步骤(2)中电极的总厚度应大于等于20nm，小于等于50nm。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于，两平行方块电极之间沟道的长宽比小于或等于0.2，源电极和漏电极之间距离为沟道长度，方块电极的长度为沟道的宽度。
5.按照权利要求4的方法，其特征在于，沟道长度10μm-50μm。
6.按照权利要求1的方法，其特征在于，在步骤(6)中漏电压不能超过0.5v。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410602373.6A CN104392945A (zh) | 2014-10-31 | 2014-10-31 | 一种基于场效应估算cvd方法生长在铜箔上的石墨烯迁移率的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410602373.6A CN104392945A (zh) | 2014-10-31 | 2014-10-31 | 一种基于场效应估算cvd方法生长在铜箔上的石墨烯迁移率的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104392945A true CN104392945A (zh) | 2015-03-04 |
Family
ID=52610824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410602373.6A Pending CN104392945A (zh) | 2014-10-31 | 2014-10-31 | 一种基于场效应估算cvd方法生长在铜箔上的石墨烯迁移率的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104392945A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104867817A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-26 | 北京工业大学 | 一种薄膜平面化的半导体工艺 |
| CN106587040A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-04-26 | 浙江合特光电有限公司 | 石墨烯薄膜的衬底转移方法 |
| CN107037284A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-08-11 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 测量以半导体为衬底的石墨烯微区迁移率的方法 |
| CN107051601A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-08-18 | 河南理工大学 | 基于石墨烯场效应管的核酸检测微流控芯片及制备方法 |
| CN107226486A (zh) * | 2016-03-25 | 2017-10-03 | 北京大学 | 一种二硫化钼的基底转移方法 |
| CN108871890A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-11-23 | 北京大学 | 一种利用石墨烯作为保护层制备tem样品的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102285660A (zh) * | 2010-06-21 | 2011-12-21 | 三星电子株式会社 | 被硼和氮代替的石墨烯、其制造方法及具有其的晶体管 |
| CN102339735A (zh) * | 2011-10-12 | 2012-02-01 | 北京大学 | 一种石墨烯晶体管的制备方法 |
| WO2012119125A2 (en) * | 2011-03-02 | 2012-09-07 | Xiangfeng Duan | High performance graphene transistors and fabrication processes thereof |
| US20130327981A1 (en) * | 2011-02-10 | 2013-12-12 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Method for producing graphene, and graphene |
| CN103794495A (zh) * | 2014-02-17 | 2014-05-14 | 江苏大学 | 一种基于石墨烯场效应晶体管的制备方法 |
-
2014
- 2014-10-31 CN CN201410602373.6A patent/CN104392945A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102285660A (zh) * | 2010-06-21 | 2011-12-21 | 三星电子株式会社 | 被硼和氮代替的石墨烯、其制造方法及具有其的晶体管 |
| US20130327981A1 (en) * | 2011-02-10 | 2013-12-12 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Method for producing graphene, and graphene |
| WO2012119125A2 (en) * | 2011-03-02 | 2012-09-07 | Xiangfeng Duan | High performance graphene transistors and fabrication processes thereof |
| CN102339735A (zh) * | 2011-10-12 | 2012-02-01 | 北京大学 | 一种石墨烯晶体管的制备方法 |
| CN103794495A (zh) * | 2014-02-17 | 2014-05-14 | 江苏大学 | 一种基于石墨烯场效应晶体管的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JI WON SUK等: "enhancement of the electrical properties of graphene grown by chemical vapor deposition via controlling the effects of polymer residue", 《NANO LETTERS》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104867817A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-26 | 北京工业大学 | 一种薄膜平面化的半导体工艺 |
| CN107226486A (zh) * | 2016-03-25 | 2017-10-03 | 北京大学 | 一种二硫化钼的基底转移方法 |
| CN106587040A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-04-26 | 浙江合特光电有限公司 | 石墨烯薄膜的衬底转移方法 |
| CN106587040B (zh) * | 2016-12-29 | 2019-02-15 | 浙江合特光电有限公司 | 石墨烯薄膜的衬底转移方法 |
| CN107037284A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-08-11 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 测量以半导体为衬底的石墨烯微区迁移率的方法 |
| CN107037284B (zh) * | 2017-03-29 | 2019-04-23 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 测量以半导体为衬底的石墨烯微区迁移率的方法 |
| CN107051601A (zh) * | 2017-06-06 | 2017-08-18 | 河南理工大学 | 基于石墨烯场效应管的核酸检测微流控芯片及制备方法 |
| CN107051601B (zh) * | 2017-06-06 | 2019-07-05 | 河南理工大学 | 基于石墨烯场效应管的核酸检测微流控芯片及制备方法 |
| CN108871890A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-11-23 | 北京大学 | 一种利用石墨烯作为保护层制备tem样品的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104392945A (zh) | 一种基于场效应估算cvd方法生长在铜箔上的石墨烯迁移率的方法 | |
| Liu et al. | van der Waals contact engineering of graphene field-effect transistors for large-area flexible electronics | |
| Wang et al. | Facile synthesis of single crystal PtSe2 nanosheets for nanoscale electronics | |
| Zhang et al. | Tunability of short-channel effects in MoS2 field-effect devices | |
| Fu et al. | High mobility graphene ion-sensitive field-effect transistors by noncovalent functionalization | |
| Katsnelson et al. | Electron scattering on microscopic corrugations in graphene | |
| Jin et al. | Suspended single-layer MoS2 devices | |
| CN107709979A (zh) | 气体传感器及其使用方法 | |
| Jang et al. | Improved performance and stability of field-effect transistors with polymeric residue-free graphene channel transferred by gold layer | |
| CN106198674B (zh) | 一种介孔石墨烯制备工艺及基于介孔石墨烯场效应晶体管生物传感器 | |
| Lone et al. | A review of graphene nanoribbon field-effect transistor structures | |
| Iost et al. | Enhancing the Electrochemical and Electronic Performance of CVD‐Grown Graphene by Minimizing Trace Metal Impurities | |
| Kim et al. | Active-matrix monolithic gas sensor array based on MoS2 thin-film transistors | |
| Kang et al. | Epitaxial graphene top-gate FETs on silicon substrates | |
| Lee et al. | Rigid substrate process to achieve high mobility in graphene field-effect transistors on a flexible substrate | |
| Peng et al. | Probing the electronic structure at semiconductor surfaces using charge transport in nanomembranes | |
| US20150270350A1 (en) | Graphene-on-semiconductor substrates for analog electronics | |
| Nayfeh | Radio-frequency transistors using chemical-vapor-deposited monolayer graphene: performance, doping, and transport effects | |
| CN102593169B (zh) | 一种碳基场效应晶体管及其制备方法 | |
| Vaziri | Fabrication and characterization of graphene field effect transistors | |
| CN103257254B (zh) | 一种探针尖端及其制作方法 | |
| Vaziri et al. | PDMS-supported graphene transfer using intermediary polymer layers | |
| Ladak et al. | Observation of wrinkle induced potential drops in biased chemically derived graphene thin film networks | |
| Chen et al. | Neutral scatterers dominate carrier transport in CVD graphene with ionic impurities | |
| KR101646081B1 (ko) | 게이팅 히스테리시스를 제거하는 탄소나노튜브 센서의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150304 |