面向集成电路的大尺寸单晶石墨烯的可控制备方法

提出一种采用化学气相沉积工艺进行大面积单晶结构石墨烯岛的可控制备方法。在Ar环境中通过控制退火时间、生长温度来控制石墨烯岛的成核密度和生长形态;采用FeCl3溶液对衬底表面预处理并调控H2与CH4的流量比来改善石墨烯岛的分形;延长生长时间来扩大单晶石墨烯岛尺寸。实验结果表明:该制备方法可以控制石墨烯具有四边形、六边形、搭叠形等不同形态,可以控制四边形石墨烯由狭长型、燕翅型、蝴蝶型最终过渡到饱满的无分形结构的正方形形态,可以将六边形石墨烯岛尺寸从几十微米扩大到200微米以上,并且得到双层搭叠型六边形石墨烯;采用该方法生长出来的单晶石墨烯可以避免连续多晶石墨烯的边界散射效应,保持较高的迁移率,且尺寸较大,具有单原子层结构和不同的生长形态,解决了集成电路所需要的百微米以上量级的单晶结构、晶格取向一致的石墨烯的制造问题。