1.外延生長碳化硅-石墨烯薄膜的制備方法,其特征在于:包括如下步驟:
(1)碳化硅-石墨烯制備
對碳化硅襯底進行清洗預處理,清洗完成后直接把SiC襯底硅面朝上,放入設備中準備外延生長,
(2)碳化硅-石墨烯薄膜外延生長
第一步,首先進行4H-SiC的同質外延生長:將腔室真空度降至8×10-4Pa 以下,持續通入7L/min 的H2,將腔室溫度從室溫逐步升至1600℃;在1600℃下保持10min 作為預生長階段,然后通入9~15mL/min 的SiH4和2~6mL/min 的C3H8生長60min,此時襯底表面的劃痕、缺陷被填平覆蓋,形成性能優異的新SiC表面;最后將設備溫度降至1000℃同時繼續通Ar保護,使SiC 形成3×3SiC的穩定結構,并且朝上的面仍然為Si面;
第二步,進行在4H-SiC上的石墨烯外延生長:腔體持續通入1L/min的Ar,壓力保持在133Pa,這樣可以抑制SiC中Si 原子的過快升華,提過石墨烯的生成質量;先將腔體溫度從1000℃上升到1100℃,穩定10min,隨著溫度的上升,SiC由3×3SiC 結構逐漸轉變為1×1SiC結構,最終在1100℃穩定為3×3SiC 結構;隨后將溫度升至1200℃形成63×63R30°的過渡緩沖層結構;再將溫度升至1300~1600℃并保持30~50min,表面結構逐漸從63×63R30°轉變為1×1grphene 結構,最后降溫至室溫得到穩定的石墨烯。
2.根據權利要求1所述的外延生長碳化硅-石墨烯薄膜的制備方法,其特征在于:所述的外延生長設備為CVD 爐。