CN109573996B

CN109573996B - 氧化石墨烯沉积源及利用其的氧化石墨烯薄膜形成方法

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Publication number: CN109573996B
Application number: CN201811135951.4A
Authority: CN
Inventors: 李晟宇
Original assignee: TES Co Ltd
Current assignee: TES Co Ltd
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2038-09-28
Also published as: KR102177472B1; KR20190038323A; CN109573996A; TW201915195A; TWI709658B

Abstract

本发明揭示一种可形成电性能优异的氧化石墨烯薄膜的氧化石墨烯沉积源及利用其的氧化石墨烯薄膜形成方法。本发明的氧化石墨烯沉积源还包括除烃类化合物以外的其他物质。本发明的氧化石墨烯薄膜形成方法通过等离子体增强化学气相沉积方法执行，优选为作为循环过程而进行。本发明的氧化石墨烯薄膜形成方法可制造具有优异的电性能的氧化石墨烯薄膜。

Description

氧化石墨烯沉积源及利用其的氧化石墨烯薄膜形成方法

技术领域

本发明涉及一种氧化石墨烯沉积源。

另外，本发明涉及一种利用所述沉积源通过等离子体增强化学气相沉积(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition；以下称为PECVD)法形成电性能优异的氧化石墨烯(graphene oxide)薄膜的方法。

背景技术

与如碳黑的其他碳原材料相比，石墨烯具有表现出优异的电性能的优点，因此推测其可活用在半导体、显示器等各种领域。

石墨烯薄膜可通过各种方法制造，大致可分为石墨(graphite)剥离法与化学沉积方法。

首先，用以制造石墨烯薄膜的石墨剥离法有氧化/还原方法、超声波剥离方法等。

氧化/还原方法是将石墨氧化而形成氧化石墨，在剥离所述氧化石墨而获得氧化石墨烯后，通过还原来制造石墨烯。利用氧化/还原方法的石墨烯制造方法具有如下优点：可将价格低廉的石墨作为原料物质而大量制造石墨烯，且可实现利用石墨烯分散液的溶液制程。然而，所述方法存在如下问题：在石墨的氧化过程中，碳结晶遭到破坏而制造的石墨烯存在化学缺陷、结构缺陷，因此石墨烯的电性能欠佳、即电阻值较高且电迁移率较低。

超声波剥离方法是通过对将石墨分散到溶剂所得的溶液施加超声波而直接剥离石墨来制造石墨烯。所述方法不进行氧化/还原制程，故而可制造缺陷较少的石墨烯，可确保优异的电性能。然而，超声波剥离方法存在如下缺点：石墨的剥离效率有限，故而石墨烯的生产速度较低，难以大量生产。

另外，作为代表性的制造石墨烯薄膜的化学沉积方法，有利用化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)的方法。所述方法为如下方式：在CVD装置中，将含有碳(C)及氢(H)的沉积源(C_xH_y)热分解而在如Ni或Cu的催化剂金属上沉积石墨烯薄膜。所述方法具有可直接在基板上形成石墨烯的优点，但具有因高温制程而在制造石墨烯时费用高昂的缺点，且具有所制造的石墨烯薄膜的电性能欠佳的缺点。

如上所述，迄今为止已知的石墨烯薄膜制造方法存在如下问题：需经由氧化、剥离、分散、还原等各种制程，在大面积合成时存在制约，难以商用。

[现有技术文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国公开专利公报第10-2014-0128952号(2014年11月6日公开)

发明内容

[发明要解决的问题]

本发明的一目的在于提供一种氧化石墨烯沉积源。

本发明的另一目的在于提供一种利用所述沉积源通过PECVD法形成电性能优异的氧化石墨烯薄膜的方法。

[解决问题的手段]

用以达成上述一目的的本发明的实施例的氧化石墨烯沉积源的特征在于包括：化合物，包括碳、氢及氧；以及氧化石墨烯。

根据这种沉积源，与以往将烃类化合物单独用作沉积源的情况相比，可利用CVD法、尤其是PECVD法形成具有优异的电性能的氧化石墨烯薄膜。

在所述沉积源中，可包括0.1重量％至0.2重量％的所述氧化石墨烯。

另外，所述含氧烃类化合物可为液态。

所述含氧烃类化合物可包括如环己酮、丙酮、甲基乙基酮等的酮类化合物、如二乙醚、甲基乙基醚等的醚类化合物、如甲醇、乙醇、异丙醇等的醇类化合物中的一种以上。这些化合物既发挥碳源及氧源的作用，又发挥分散溶剂的作用。

用以达成上述另一目的的本发明的氧化石墨烯薄膜形成方法是通过PECVD进行的氧化石墨烯薄膜形成方法。更具体而言，本发明的实施例的氧化石墨烯薄膜形成方法的特征在于包括：(a)将基板配置到PECVD装置中，对所述基板进行加热的步骤；(b)将包括包含碳、氢及氧的含氧烃类化合物与氧化石墨烯的沉积源汽化而导入到所述PECVD装置中的步骤；(c)对所述PECVD装置施加射频(Radio Frequency，RF)功率而在所述PECVD装置中形成等离子体，由此分解所述沉积源而在所述基板上沉积氧化石墨烯的步骤；以及(d)冲洗所述PECVD装置的内部的步骤。

此时，所述基板优选为加热到600℃至700℃。然而，在基板加热到400℃至600℃且以300sccm(标准立方公分/分钟(standard cubic centimeter per minute))以下的流量导入沉积源的情况下，也可形成电性能优异的氧化石墨烯薄膜。

另外，PECVD装置的内部压力更优选为7.5Torr以上。

所述氧化石墨烯薄膜形成方法优选为可作为循环过程而进行。

[发明效果]

与以往以包括碳、氢及氧的化合物为沉积源的情况相比，本发明的利用在包括碳、氢及氧的化合物中还包括氧化石墨烯的沉积源的PECVD氧化石墨烯薄膜形成方法可制造具有优异的电性能的氧化石墨烯薄膜。即，本发明的利用沉积源的PECVD氧化石墨烯薄膜形成方法可制造具有1万Ω/sq以下、在特定条件下为数百Ω/sq以下的低面电阻的氧化石墨烯薄膜。

因此，通过本发明的方法制造的氧化石墨烯薄膜因如上所述的优异的电性能而即便不另外执行还原过程，也可应用到各种半导体材料、有机体材料、太阳电池(solarcell)、有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)、触控面板(touchpanel)、二次电池、气体及生物传感器等。

另一方面，所制造的氧化石墨烯薄膜可视需要而通过还原制程转换成还原的氧化石墨烯(Reduced Graphene Oxide，RGO)薄膜。

附图说明

图1是表示可应用到本发明的氧化石墨烯薄膜形成方法的PECVD装置的示例的图。

图2是概略性地表示本发明的通过PECVD法形成氧化石墨烯薄膜的方法的图。

图3a是概略性地表示将图2的PECVD法用作循环过程的示例的图。

图3b是概略性地表示将图2的PECVD法用作循环过程的另一示例的图。

图4是表示与在相同条件(基板温度为600℃、沉积源流量为1400sccm)下通过PECVD法沉积的氧化石墨烯薄膜的厚度对应的薄膜拉曼峰值(Raman peak)的图。

附图标号说明

1：PECVD装置；

2：反应腔室；

3：簇射头；

3a：连接部；

4：基板支架；

5：RF电源供给部；

6：电极/第一电极；

7：高频过滤部；

8：附加接地线；

9：驱动部；

S：沉积源供给线；

W：基板；

S210、S220、S230、S240、S410、S420、S425、S430：步骤。

具体实施方式

参照在以下详细叙述的实施例及附图而本发明的优点、特征以及达成上述优点及特征的方法变明确。然而，本发明能够以各种不同的形态实现，并不限定于下文所示的实施例，但本实施例是为了可完整地揭示本发明且完整地向本发明所属的技术领域内的普通技术人员告知发明的范畴而提供，本发明仅由权利要求的范畴定义。

以下，参照附图，详细地对本发明的氧化石墨烯沉积源及利用其的氧化石墨烯薄膜形成方法进行说明。

为了解决如上所述的石墨(graphite)剥离方法与化学沉积方法的问题，最近研究出一种利用向CVD装置中导入等离子体来降低制程温度的所谓PECVD法的石墨烯沉积方法。另外，也研究出一种如下的方法：在利用包括碳(C)、氢(H)及氧(O)的沉积源通过CVD法或PECVD法沉积氧化石墨烯薄膜后，还原成石墨烯薄膜。然而，应用这些方法制造的氧化石墨烯薄膜或石墨烯薄膜也在提高电性能的程度上存在限制。

因此，本发明的发明人改变用以制造氧化石墨烯薄膜的沉积源，结果可制造电性能得到明显改善的氧化石墨烯薄膜。

本发明的实施例的氧化石墨烯沉积源包括包含碳、氢及氧的含氧烃类化合物与氧化石墨烯。

通常的氧化石墨烯沉积源为如醇等的含氧烃类化合物，但本发明在这种含氧烃类化合物中还包括氧化石墨烯。

根据这种沉积源，可通过CVD法、尤其是PECVD法形成具有优异的电性能的氧化石墨烯薄膜。此时，氧化石墨烯薄膜的电性能优异是指氧化石墨烯薄膜具有较低的电阻值或具有较高的电迁移率。

以往，用以通过CVD法或PECVD法形成氧化石墨烯薄膜的沉积源主要为含有碳与氢的烃类化合物(在此情况下，在包括氧的环境中执行沉积)或如醇的含有氧的含氧烃类化合物。然而，在利用这些沉积源的情况下，所沉积的氧化石墨烯的面电阻为数万Ω/sq以上而非常高。

然而，作为用以制造氧化石墨烯薄膜的沉积源而使含有碳、氢及氧的含氧烃类化合物包括氧化石墨烯，其结果，可制造具有1万Ω/sq以下、在特定条件下为数百Ω/sq以下的低面电阻的氧化石墨烯薄膜。其原因在于：与仅将含氧烃类化合物用作沉积源的情况不同而一并包括氧化石墨烯与含氧烃类化合物。SP2结构的氧化石墨烯的特性与混合存在SP2结构及SP3结构的含氧烃化合物的特性混合，因此SP2结构相对增加而可提高薄膜特性。

所述沉积源优选为相对于整体重量而含有1.0重量％以下的氧化石墨烯。沉积源中的氧化石墨烯含量越增加，则有助于提高沉积的氧化石墨烯的电性能的效果越会增加，但在沉积源中的氧化石墨烯含量超过1.0重量％的情况下，会产生沉淀问题。另一方面，在沉积源中的氧化石墨烯的含量未满0.1重量％而过低的情况下，有助于提高沉积的氧化石墨烯的电性能的效果会不大。因此，在所述沉积源中，优选为包括0.1重量％至1.0重量％、更优选为包括0.1重量％至0.2重量％的氧化石墨烯。沉积源中除氧化石墨烯以外的其他成分可全部为含氧烃类化合物。另外，沉积源中除氧化石墨烯以外的其他成分可为含氧烃类化合物及水或有机溶剂。

另外，所述含氧烃类化合物可为液态。在所述含氧烃类化合物为固态的情况下，另需可使其分散的有机溶剂或水(H₂O)等分散溶剂。在此情况下，氧化石墨烯沉积源的相对含量减少，因此欠佳。其结果，就既可发挥碳源及氧源的作用，又发挥分散溶剂的作用的方面而言，更优选为所述化合物为液态。然而，本发明并不排除含氧烃类化合物为固态的情况。

作为所述含氧烃类化合物，可提出酮类化合物、醚类化合物、醇类化合物。作为酮类化合物，可提出环己酮、丙酮、甲基乙基酮等。作为醚类化合物，可提出二乙醚、甲基乙基醚等。作为醇类化合物，可提出甲醇、乙醇、异丙醇等。这些含氧烃类化合物既可发挥碳源及氧源的作用，又发挥分散溶剂的作用。

另外，本发明的沉积源还可包括水(H₂O)或如N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone，NMP)等的有机溶剂。其主要可应用到含氧烃类化合物为固态的情况，但也可应用到含氧烃类化合物为液态的情况。然而，在混合含氧烃类化合物与其他物质(例如溶剂)时，为了制造纯净的氧化石墨烯薄膜或石墨烯薄膜，优选为混合与含氧烃类化合物为相同系列的烃物质(例如烃溶剂)。

以下，以图1所示的PECVD装置为例而对本发明的氧化石墨烯薄膜形成方法进行说明。

如果简单地对图1所示的PECVD装置进行说明，则PECVD装置1包括反应腔室2、簇射头3、基板支架4、RF电源供给部5及电极6。

反应腔室2在内部配置基板，提供反应空间。

簇射头3将通过设置在反应腔室2的内部的上侧而连接在反应腔室的外部的沉积源供给部的沉积源供给线S注入的沉积源分配及喷射到簇射头下部的反应腔室的内部。

在供给到反应腔室2前，沉积源可在如应用间接喷射方式的起泡器或应用直接喷射方式的汽化器等的汽化单元中汽化而以约120℃以上的温度供给到反应腔室2。为此，可在沉积源供给线S配置用以保持汽化的沉积源的温度的如加热套等的温度保持元件。

电极6电连接到RF电源供给部5而用作用以实现等离子体放电的电极。在图1所示的示例中，簇射头3可通过连接部3a与第一电极6电连接而与所述电极6一并作为单一电极发挥功能。在此情况下，在RF电源供给部5产生的13.56MHz的RF电源通过簇射头3施加到反应腔室2的内部。从RF电源供给部5施加RF电源而在簇射头3与基板支架4之间的反应腔室2的内部形成等离子体。

在所述反应腔室2的内部的下侧，配置有支撑成为氧化石墨烯沉积对象的基板W的基板支架4。在基板支架4具备如热线的温度调节元件，从而可在进行沉积制程时使基板处于加热的状态。另外，基板支架4可作为接地电极发挥作用。

参照图1，PECVD装置1可更包括用于控制在反应腔室2周边发生的讯号干扰的高频过滤部7、为提高接地功能而与基板支架4电性连接的附加接地线以及驱动基板支架4的驱动部9。

可利用在本发明的PECVD装置不仅可利用图1所示的例示性装置，而且可利用公知的各种形态的PECVD装置。

本发明的实施例的氧化石墨烯薄膜形成方法是通过PECVD进行的氧化石墨烯薄膜形成方法。更具体而言，本方法包括如下步骤。

首先，在如图1所示的示例的PECVD装置的反应腔室内的基板支架上配置基板，通过基板支架对基板进行加热(步骤S210)。基板可为金属基板，或例如可为如硅晶片的半导体基板。另外，所述基板也可为在硅晶片上形成有如SiO_x的膜的基板。另外，也可在半导体基板的表面或半导体基板上形成有异种材质的膜的基板的表面存在如Ni或Cu的催化剂金属。

其次，利用起泡器等将包括包含碳、氢及氧的含氧烃类化合物(C_xH_yO_z)与氧化石墨烯的沉积源汽化而导入到所述PECVD装置中(步骤S220)。此时，沉积源可与如He、Ar等的惰性气体、如氧气等的载气一并导入到所述PECVD装置中。也可在下文叙述的等离子体沉积步骤中供给沉积源。

其次，对PECVD装置施加约400W至2400W的RF电源而在簇射头与基板之间形成等离子体来分解供给的沉积源，由此在基板上沉积氧化石墨烯(步骤S230)。

在沉积氧化石墨烯后，利用如氮气等的冲洗气体冲洗PECVD装置的内部(步骤S240)。

此时，所述基板加热到400℃以上，优选为加热到600℃至700℃。作为对沉积的氧化石墨烯的电性能产生影响的因素，有基板温度、反应腔室内的压力、沉积源供给流量、沉积厚度等多种因素，其中，可确认到在基板温度为600℃以上时表现出非常低的面电阻。然而，如下文叙述的实施例的表3及表4所示，即使在基板温度未满600℃的情况下，在沉积源供给流量为300sccm以下而相对较低或RF功率为400W至600W而相对较低时，所沉积的氧化石墨烯薄膜也在一定程度上表现出较低的面电阻。因此，在基板温度为400℃至600℃的情况下，如果降低沉积源流量或降低RF功率，则可形成电性能优异的氧化石墨烯薄膜。

另外，参照下文叙述的实施例的表1，沉积的氧化石墨烯薄膜的厚度不产生较大的影响，但氧化石墨烯薄膜厚度越增加、例如在硅基板为30nm以上时，则越可发挥相对更良好的电性能。这种情况也可根据在相同条件下仅改变氧化石墨烯的沉积厚度时的薄膜的拉曼峰值确认。

另外，参照下文叙述的实施例的表6，PECVD装置的内部压力也可为7.5Torr以上。通常，在CVD法或PECVD法中应用真空的情况下，通常应用1Torr以下的高真空，但在利用本发明的沉积源的情况下，在7.5Torr以上的条件下表现出更低的面电阻。根据制程条件，PECVD装置的内部压力也可为10Torr以上。

PECVD制程优选为可作为如图3a及图3b所示的示例的循环过程而进行。循环过程是指在像图3a所示的示例一样将稳定化步骤S410、沉积步骤S420及冲洗步骤S430作为单位过程(1周期)时，反复进行所述单位过程。此时，如图3b所示的示例，单位过程还可在沉积步骤S420与冲洗步骤S430之间包括等离子体处理步骤S425。

在图3a及图3b中，稳定化步骤S410与图2的沉积源供给步骤S220对应，沉积步骤S420与图2的等离子体沉积步骤S230对应，冲洗步骤S430与图2的冲洗步骤S240对应。

在稳定化步骤S410中，供给汽化的沉积源，不施加RF功率，从而使PECVD装置内部的压力均匀，由此将PECVD装置的内部稳定化。在沉积步骤S420中，供给汽化的沉积源，施加RF功率，由此沉积氧化石墨烯薄膜。在冲洗步骤S430中，不供给汽化的沉积源，也不施加RF功率。在冲洗步骤S430中，可向腔室内部供给如氮气的冲洗气体而去除腔室内部的残留气体及副产物等。在等离子体处理步骤S425中，不供给汽化的沉积源，向施加RF功率的腔室内部供给如氦气的惰性气体而将薄膜致密化。

如图3a所示的示例，在不包括等离子体处理步骤S425的情况下，单位过程可执行0.5秒至1秒。在此情况下，沉积的氧化石墨烯薄膜不致密，故而在单位过程时间超过1秒的情况下，沉积的氧化石墨烯薄膜的电阻值会大幅增加。相反地，如图3b所示的示例，在包括等离子体处理步骤S425的情况下，沉积的氧化石墨烯薄膜相对致密而单位过程可执行0.5秒至1.5秒的相对更长的时间。

如上所述，在利用在含氧烃类化合物中还包括氧化石墨烯的本发明的沉积源通过PECVD法沉积氧化石墨烯的情况下，可制造具有优异的电性能的氧化石墨烯薄膜。

另外，根据进一步降低面电阻等需求，可还原所形成的氧化石墨烯薄膜而形成还原的氧化石墨烯薄膜。

实施例

以下，通过本发明的优选实施例而更详细地对本发明的构成及作用进行说明。然而，所述实施例是作为本发明的优选示例而提出，应解释为本发明不受所述实施例的任何限制。此处未记载的内容可足以由本技术领域内的普通技术人员进行技术推测，因此省略其说明。

以表1所记载的试片6至试片14的条件执行用以形成氧化石墨烯薄膜的PECVD制程。

试片1表现出纯硅晶片的面电阻。

试片2表现出在硅晶片上沉积有SiO₂时的面电阻。将四乙氧基硅烷(Tetraethoxysilane，TEOS)用作前驱物而形成SiO₂膜。

试片3表现出在SiO₂上沉积有碳化钨(WC)时的面电阻。

试片4至试片5表现出在SiO₂上沉积有非晶碳层(ACL)时的面电阻。

试片6至试片12表现出利用由99.8wt％的环己酮与0.2wt％的氧化石墨烯构成的沉积源在基板上沉积时的面电阻。

试片6至试片8是在形成有SiO₂的硅基板上形成氧化石墨烯薄膜的结果，试片9至试片12是在硅基板上形成氧化石墨烯薄膜的结果。

[表1]

参照表1，可确认到如下情况：在形成非晶碳层的情况下，面电阻高达极限值以上(试片4、试片5)，但在利用本发明的沉积源形成氧化石墨烯薄膜的情况下，表现出与硅晶片(试片1)几乎等同的面电阻、或表现出更低于硅晶片的面电阻(试片6至试片12)。

另外，参照试片6至试片8，可知氧化石墨烯的沉积厚度越大，则所沉积的氧化石墨烯的面电阻值越低，试片9至试片12也表现出相似的倾向。参照表1，氧化石墨烯的沉积厚度可为

至

更优选为在将TEOS用作前驱物而形成的SiO₂上形成氧化石墨烯薄膜的情况下，沉积厚度为

至

在硅上形成氧化石墨烯薄膜的情况下，沉积厚度为

以上、优选为

即30nm以上。

另外，图4是表示与在相同条件(基板温度为600℃、沉积源流量为1400sccm)下通过PECVD法沉积在硅基板上的氧化石墨烯薄膜的厚度对应的薄膜拉曼峰值的图。参照图4，可知所沉积的氧化石墨烯的厚度越从4nm增加到30nm，则薄膜无序度峰值(Disorder peak)(1350cm^-1)越增加，由此可知氧化石墨烯的沉积厚度越大，则越符合面电阻减小的倾向。

另外，为了观察与制程变数对应的所沉积的氧化石墨烯薄膜的面电阻变化，以表2至表6所示的条件在硅晶片上执行氧化石墨烯的PECVD制程。

[表2]

表2是在使制程压力、载气(Ar气)流量、沉积源流量、RF功率均相同的状态下，仅改变基板温度与沉积厚度。

参照表2，可知在基板温度为600℃的条件下沉积的氧化石墨烯薄膜即便沉积厚度较低，面电阻也最低。基于上述结果，在PECVD氧化石墨烯沉积制程中，基板温度需为600℃以上。

[表3]

[表4]

表3是在使基板(Si)温度、制程压力、载气(Ar气)流量、RF功率均相同的状态、以及使沉积厚度也相似的状态下，改变沉积源流量。另外，表4是在基板(Si)温度为400℃且使制程压力、载气(Ar气)流量、沉积源流量均相同的状态下，改变RF功率。

参照表3，可知在基板温度为550℃的条件下沉积的氧化石墨烯薄膜在沉积源流量为300sccm时，面电阻值较低。另外，参照表4，可知在基板温度为400℃的情况下，在RF功率较低时也表现出较低的面电阻值。基于这种图3a、图3b及图4的结果，可知在基板温度为400℃至600℃的情况下，需将沉积源流量降至300sccm以下、或将RF功率降至400W至600W。

[表5]

表5是在将基板温度固定为600℃且使制程压力、载气流量及沉积厚度相同或相似的状态下，仅改变RF功率。

参照表5，可知RF功率越减小，则面电阻值相对越低，但试片22至试片26均表现出优异的面电阻。即，在基板温度为600℃的情况下，与RF功率变化对应的所制造的氧化石墨烯薄膜的电性能无较大差异。

参照这种结果，可知在基板温度为600℃以上时，RF功率的变化对制造的氧化石墨烯薄膜的电性能产生影响的程度不大，但在基板温度未满600℃时，RF功率的变化对制造的氧化石墨烯薄膜的电性能产生影响的程度相对更大。

[表6]

表6是在使基板温度、载气流量、沉积源流量、RF功率均相同且也使沉积厚度相似的状态下，仅改变制程压力。

参照表6，可知制程压力越高，则面电阻值反而越低，在制程压力达到7.5Torr时，表现出非常低的面电阻。

表7是表示在应用循环过程时沉积的氧化石墨烯薄膜的特征。

在表7中，在进行沉积步骤的期间，将RF功率设为400W、基板利用硅基板、将基板温度设为400℃。另外，在表7的循环(CYCLIC)#2中，等离子体处理利用氦气，在进行等离子体处理的期间，继续施加沉积步骤中所应用的RF功率。

[表7]

参照表7，在应用循环过程时，在像图3a一样不包括等离子体处理步骤的情况下，单位过程时间为0.5秒及1.0秒时表现出优异的面电阻(Rs，Ω/sq)及电阻率(mΩ·cm)特性，但在单位过程时间为1.5秒时，表现出相对欠佳的结果。

相反地，在像图3b一样包括等离子体处理步骤的情况下，在单位过程时间为0.5秒、1.0秒及1.5秒时，均表现出优异的电阻特性，在单位过程时间为1.5秒时，表现出更优异的电阻特性。这种情况意味着在通过等离子体处理而膜致密化的状态下具有相对较厚的沉积厚度时，表现出最优异的电阻特性。

表8是表示通过应用图3a所示的循环过程的PECVD方法与等离子体增强原子层沉积(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition，PEALD)方法在形成有硅氧化物膜的硅基板上形成氧化石墨烯薄膜时的结果。

在表8所示的PEALD方法中，反复进行包括如下步骤的单位过程而在硅氧化物膜上形成氧化石墨烯薄膜：沉积源供给步骤，以供给沉积源气体且不施加RF功率的状态而使沉积源吸附到基板；1次冲洗步骤；RF功率施加步骤，施加RF功率；以及2次冲洗步骤。在表8中，除表1所记载的事项以外，PECVD方法及PEALD方法所应用的条件相同。然而，PECVD方法在沉积步骤中供给沉积源气体，但PEALD方法在RF功率施加步骤中不供给沉积源气体。

[表8]

参照表8，对通过PECVD方式沉积的氧化石墨烯薄膜与通过PEALD方式沉积的氧化石墨烯薄膜的电阻特性进行比较，可知通过PECVD方式沉积的氧化石墨烯薄膜的电阻特性相对优异，且可知在PECVD方式中，沉积厚度越大，则电阻特性越表现出相对良好的特性。

另一方面，可知通过PECVD方式沉积氧化石墨烯薄膜时的沉积速度相对快于通过PEALD方式沉积氧化石墨烯薄膜时的沉积速度，因此就生产性方面而言，更优选为PECVD方式。可知沉积速度的差异是因在PECVD方法与PEALD方法各自的沉积步骤中是否供给沉积源的差异而引起。即，可认为其原因在于：PECVD方法在沉积步骤中供给沉积源，因此分解的沉积源的量较多，由此沉积速度更快，但PEALD方法在RF功率施加步骤中不供给沉积源且仅在沉积源供给步骤中以原子层为单位实现吸附，因此分解的沉积源的量相对较小。

以上，参照附图而对本发明的实施例进行了说明，但本发明可变形为各种不同的形态，并不限定于所述实施例，本发明所属的技术领域内的普通技术人员应可理解，可不变更本发明的技术思想或必要特征而以其他具体的形态实施。因此，应理解，以上所述的实施例在所有方面均为示例，并不具有限定性含义。

Claims

1.一种氧化石墨烯薄膜形成方法，其特征在于，包括：

(a)将基板配置到等离子体增强化学气相沉积装置中，对所述基板进行加热；

(b)将包括包含碳、氢及氧的含氧烃类化合物与氧化石墨烯的沉积源汽化而导入到所述等离子体增强化学气相沉积装置中，在所述沉积源中包括0.1重量％至1.0重量％的所述氧化石墨烯；

(c)对所述等离子体增强化学气相沉积装置施加射频功率而在所述等离子体增强化学气相沉积装置中形成等离子体，由此分解所述沉积源而在所述基板上沉积氧化石墨烯；以及

(d)冲洗所述等离子体增强化学气相沉积装置的内部。

2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯薄膜形成方法，其特征在于，

所述含氧烃类化合物包括酮类化合物、醚类化合物及醇类化合物中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的氧化石墨烯薄膜形成方法，其特征在于，

所述基板为硅基板，(c)步骤中沉积的所述氧化石墨烯的厚度为30纳米以上。

4.根据权利要求1所述的氧化石墨烯薄膜形成方法，其特征在于，

通过反复进行包括(b)步骤至(d)步骤的单位过程的方式执行。

5.根据权利要求4所述的氧化石墨烯薄膜形成方法，其特征在于，

在所述(b)步骤中供给汽化的所述沉积源，但不施加所述射频功率，

在所述(c)步骤中供给汽化的所述沉积源，也施加所述射频功率。

6.根据权利要求4所述的氧化石墨烯薄膜形成方法，其特征在于，

所述单位过程在所述(c)步骤与所述(d)步骤之间还包括利用惰性气体等离子体对沉积的所述氧化石墨烯进行处理的等离子体处理步骤。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的氧化石墨烯薄膜形成方法，其特征在于，

还包括还原所沉积的所述氧化石墨烯的步骤。