TWI762205B - 在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法 - Google Patents

在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI762205B
TWI762205B TW110106103A TW110106103A TWI762205B TW I762205 B TWI762205 B TW I762205B TW 110106103 A TW110106103 A TW 110106103A TW 110106103 A TW110106103 A TW 110106103A TW I762205 B TWI762205 B TW I762205B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
insulating substrate
graphene
preparing
flow rate
graphene film
Prior art date
Application number
TW110106103A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202233521A (zh
Inventor
蔡東昇
温武義
江秉祐
Original Assignee
中原大學
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 中原大學 filed Critical 中原大學
Priority to TW110106103A priority Critical patent/TWI762205B/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI762205B publication Critical patent/TWI762205B/zh
Publication of TW202233521A publication Critical patent/TW202233521A/zh

Links

Images

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本發明提供一種在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法， 包括以下步驟。在大氣環境下，利用銅箔包覆並緊密貼合絕緣基板，再放入化學氣相沉積爐管中。然後，以第一流量向化學氣相沉積爐管通入氬氣並升溫，升溫至目標溫度時轉換氣體為第二流量的氫氣，進行熱退火。接下來，在絕緣基板上進行石墨烯成長步驟，通入氬氣和氫氣的混合氣體，並加熱樟腦。完成石墨烯成長步驟之後，進行降溫。

Description

在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法
本發明是有關於一種製備石墨烯薄膜的方法，且特別是有關於一種在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法。
一般而言，使用化學氣相沈積法(chemical vapor deposition，CVD)所生長出的石墨烯薄膜，皆需要過度金屬(Cu、Ni)作為催化基板，在催化金屬薄膜或催化金屬基板上成長，成長完成後的石墨烯樣品無法直接用於目標基板，皆須蝕刻掉催化金屬薄膜或基板，再使用轉移(轉印)製程(乾式轉印或濕式轉印)將石墨烯薄膜轉移至目標基板上。如此一來，容易造成石墨烯薄膜破損及有機溶劑汙染。此外，在微小尺寸的製程上，也很難將石墨烯薄膜準確對準目標基板上的所需位置。因此，此一轉移步驟大大限縮了石墨烯的應用，尤其在目前的半導體與光電產業中，很難看到利用石墨烯製成的商業電子產品。為了突破此困境，發展出一種免轉移的石墨烯薄膜製備方法，為目前所需研究的重要課題。
本發明提供一種在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法，可簡化石墨烯薄膜的製程步驟，更可避免轉移(轉印)製程所造成的石墨烯薄膜破損缺陷及有機溶劑殘留物汙染。
本發明的絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法，包括以下步驟。在大氣環境下，利用銅箔包覆並緊密貼合絕緣基板，再放入化學氣相沉積爐管中。然後，以第一流量向化學氣相沉積爐管通入氬氣並升溫，升溫至目標溫度時轉換氣體為第二流量的氫氣，進行熱退火。接下來，在絕緣基板上進行石墨烯成長步驟，通入氬氣和氫氣的混合氣體，並加熱樟腦。完成石墨烯成長步驟之後，進行降溫。
在本發明的一實施例中，絕緣基板包括氧化矽基板。
在本發明的一實施例中，目標溫度為900℃。
在本發明的一實施例中，第一流量為200sccm。
在本發明的一實施例中，第二流量為100sccm。
在本發明的一實施例中，利用銅箔包覆並緊密貼合絕緣基板的過程中，使用壓平工具壓平包覆絕緣基板的銅箔。
在本發明的一實施例中，壓平工具包括刮刀。
基於上述，本發明提供一種在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法，利用銅箔包覆絕緣基板，並使用化學氣相沉積法直接成長石墨烯薄膜。如此一來，除了可簡化石墨烯薄膜的製程步驟， 更可避免轉移(轉印)製程所造成的石墨烯薄膜破損缺陷及有機溶劑殘留物汙染。同時，也可免除石墨烯薄膜轉印至目標基板上的對準步驟。本發明所提出之在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法可在絕緣基板上直接成長出高品質、大面積以及低缺陷的石墨烯薄膜，且更容易與傳統半導體製程整合。由於石墨烯具有高電子遷移率及良好的熱傳導性，未來預計能加速石墨烯技術在CMOS元件、光感測器、太陽能電池等電子與光電元件領域的應用。
10:銅箔
20:絕緣基板
圖1A、圖1B及圖1C是依照本發明的一實施例的銅箔包覆並緊密貼合絕緣基板的上視圖。
圖2是依照本發明的一實施例的銅箔包覆並緊密貼合絕緣基板的剖面示意圖。
以下，將詳細描述本發明的實施例。然而，這些實施例為例示性，且本發明揭露不限於此。
圖1A、圖1B及圖1C是依照本發明的一實施例的銅箔包覆並緊密貼合絕緣基板的上視圖。圖2是依照本發明的一實施例的銅箔包覆並緊密貼合絕緣基板的剖面示意圖。
本發明提供一種在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法，包括以下步驟。請參照圖1A、圖1B、圖1C以及圖2，在大氣環境下，利用銅箔10包覆並緊密貼合絕緣基板20，再放入化學氣相沉積爐管中。然後，以第一流量向化學氣相沉積爐管通入氬氣並升溫，升溫至目標溫度時轉換氣體為第二流量的氫氣，進行熱退火。接下來，在絕緣基板上進行石墨烯成長步驟，通入氬氣和氫氣的混合氣體，並加熱樟腦。完成石墨烯成長步驟之後，進行降溫至室溫，再將樣品取出。
在本實施例中，絕緣基板20可包括氧化矽(SiO2)基板，但本發明並不以此為限。目標溫度例如是900℃，第一流量例如是200sccm，第二流量例如是100sccm。利用銅箔10包覆並緊密貼合絕緣基板20的過程中，可使用壓平工具壓平包覆絕緣基板20的銅箔10，壓平工具可包括刮刀，但本發明不限於此，亦可使用其他能夠使銅箔10平整貼合於絕緣基板20的工具。此外，請參照圖1A、圖1B、圖1C以及圖2，利用銅箔10包覆並緊密貼合絕緣基板20的過程中，可將銅箔10包覆並緊密貼合整個或部分絕緣基板20，因此，本發明之在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法除了可在絕緣基板上直接成長出大面積的石墨烯薄膜，更可依實際需求選擇性地在絕緣基板上的部分區塊直接成長出石墨烯薄膜，且不受絕緣基板的尺寸限制。
綜上所述，本發明提供一種在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法，利用銅箔包覆絕緣基板，並使用化學氣相沉積法直接 成長石墨烯薄膜。如此一來，除了可簡化石墨烯薄膜的製程步驟，並節省製程成本，更可避免轉移(轉印)製程所造成的石墨烯薄膜破損缺陷、破壞石墨烯薄膜品質及有機溶劑殘留物汙染。同時，也可免除石墨烯薄膜轉印至目標基板上的對準步驟，有利於將石墨烯整合於當前的次微米或奈米製程中。
本發明所提出之在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法可在絕緣基板上直接成長出高品質、大面積以及低缺陷的石墨烯薄膜，且無須使用高真空系統，更容易與傳統半導體製程整合，未來預計能加速石墨烯技術在CMOS元件、光感測器、太陽能電池等電子與光電元件領域的應用。另一方面，由於本發明所提出之在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法無須使用高真空系統，僅需於大氣環境下，利用銅箔包覆並緊密貼合絕緣基板，再放入化學氣相沉積爐管中，因此，在製程效率、時效性及成長成本方面都具備高度優勢。
10:銅箔
20:絕緣基板

Claims (7)

  1. 一種在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法，包括： 在大氣環境下，利用銅箔包覆並緊密貼合絕緣基板，再放入化學氣相沉積爐管中； 以第一流量向所述化學氣相沉積爐管通入氬氣並升溫，升溫至目標溫度時轉換氣體為第二流量的氫氣，進行熱退火； 在所述絕緣基板上進行石墨烯成長步驟，通入氬氣和氫氣的混合氣體，並加熱樟腦；以及 完成所述石墨烯成長步驟之後，進行降溫。
  2. 如請求項1所述之在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法，其中所述絕緣基板包括氧化矽基板。
  3. 如請求項1所述之在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法，其中所述目標溫度為900℃。
  4. 如請求項1所述之在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法，其中所述第一流量為200 sccm。
  5. 如請求項1所述之在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法，其中所述第二流量為100 sccm。
  6. 如請求項1所述之在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法，其中利用所述銅箔包覆並緊密貼合所述絕緣基板的過程中，使用壓平工具壓平包覆所述絕緣基板的所述銅箔。
  7. 如請求項6所述之在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法，其中所述壓平工具包括刮刀。
TW110106103A 2021-02-22 2021-02-22 在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法 TWI762205B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110106103A TWI762205B (zh) 2021-02-22 2021-02-22 在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110106103A TWI762205B (zh) 2021-02-22 2021-02-22 在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI762205B true TWI762205B (zh) 2022-04-21
TW202233521A TW202233521A (zh) 2022-09-01

Family

ID=82198963

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110106103A TWI762205B (zh) 2021-02-22 2021-02-22 在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI762205B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103145117A (zh) * 2013-02-28 2013-06-12 中国科学院化学研究所 一种制备石墨烯的方法
TWI505986B (zh) * 2013-01-10 2015-11-01 Nat Tsing Hua Unioversity 石墨烯製備系統及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI505986B (zh) * 2013-01-10 2015-11-01 Nat Tsing Hua Unioversity 石墨烯製備系統及方法
CN103145117A (zh) * 2013-02-28 2013-06-12 中国科学院化学研究所 一种制备石墨烯的方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202233521A (zh) 2022-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4412411B2 (ja) 炭化珪素半導体装置の製造方法
US7820534B2 (en) Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device
CN103193224B (zh) 在非金属基底上低温制备石墨烯薄膜的方法
CN104045079A (zh) 在蓝宝石与外延金属界面外延生长石墨烯的方法
CN106868472B (zh) 一种氮化物外延片的生长方法及氮化镓激光器
CN104508795A (zh) 用于沉积第iii族氮化物半导体膜的方法
JPH0556852B2 (zh)
CN111986987A (zh) 基于p型掺杂的六方氮化硼外延薄膜制备方法
TWI762205B (zh) 在絕緣基板上製備石墨烯薄膜的方法
CN105755536B (zh) 一种采用AlON缓冲层的氮化物的外延生长技术
CN109081332B (zh) 石墨烯纳米图形化蓝宝石衬底及其制备方法
KR20110064162A (ko) 탄소가 용해된 실리콘 박막을 이용한 그래핀 제조방법
CN111430244B (zh) 氮化镓二硫化钼混合尺度pn结的制备方法
CN109860058B (zh) 一种氧化镓/铜镓氧异质结的制备方法
CN110429026B (zh) 一种打开石墨烯带隙的方法
TW201336099A (zh) 製作具有織化表面之半導體層之方法、製作太陽能電池之方法
TWI556285B (zh) 在矽基板上磊晶成長鍺薄膜的方法
CN105483617A (zh) 一种在非硅衬底上制备Mg2Si薄膜的方法
US20200312659A1 (en) Method for the preparation of gallium oxide/copper gallium oxide heterojunction
JPH02194620A (ja) 半導体薄膜の結晶成長方法
CN105047551A (zh) 一种镍化硅合金的制备方法
TW200302579A (en) Manufacture of bipolar transistors including silicon-germanium/silicon heterojunction
CN111689519A (zh) 一种采用前驱体热分解制备二维过渡金属硫族化合物的方法
CN111048404B (zh) 一种缓冲层结构及其制备方法
CN111354628B (zh) 一种氮化镓生长衬底的制作方法