本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，涉及石墨烯材料以及gan基發(fā)光二極管，特別是指一種催化cvd法自生長石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的方法。

背景技術(shù)：

石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶體結(jié)構(gòu)的一種新型碳納米材料，是構(gòu)筑零維富勒烯、一維碳納米管、三維體相石墨等sp2雜化碳的基本結(jié)構(gòu)單元。石墨烯可以用來制造納米電子器件，如單電子晶體管、高頻轉(zhuǎn)換晶體管，這可以加快計算機的微型化步驟，提高其運算速度。石墨烯還可以制造氣敏元件、液晶顯示材料、復(fù)合材料、儲氫材料、超導(dǎo)材料等。

當(dāng)下在氮化鎵器件上的應(yīng)用都局限于轉(zhuǎn)移的石墨烯，然而石墨烯制備和轉(zhuǎn)移技術(shù)不成熟，制約了其發(fā)展。轉(zhuǎn)移的石墨烯依靠范德華力結(jié)合，界面不可避免地有破洞、褶皺、污染等，影響半導(dǎo)體器件的性能。石墨烯與半導(dǎo)體器件接觸時費米能級需要對齊，將產(chǎn)生很大的接觸電勢差，導(dǎo)致大的接觸電阻，阻礙載流子有效注入。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于，克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種催化cvd法自生長石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的方法，采用非接觸的銅箔作為催化劑，實現(xiàn)不同襯底上石墨烯的自生長。

(二)技術(shù)方案

為達到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種催化cvd法自生長石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，包括以下步驟：

s1：制備銅箔包覆；

s2：將銅箔包覆置于襯底的周圍，形成銅箔包覆和襯底的貼近式非接觸放置；

s3：在周圍置有銅箔包覆的襯底上形成石墨烯薄膜。

優(yōu)選地，將所述銅箔包覆作為催化劑，采用化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯薄膜。

優(yōu)選地，所述銅箔包覆和襯底的貼近方式為上層貼近或夾層包覆。

優(yōu)選地，所述的銅箔包覆的厚度為0.1mm-5mm；所述銅箔包覆與襯底的距離為0.01-100cm。

優(yōu)選地，所述石墨烯薄膜具有1-30層單原子石墨層。

優(yōu)選地，所述襯底材料包括藍寶石、硅片、氮化鋁基板、碳化硅基板、gan基板或gan基led結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述銅箔包覆材料包括金屬cu或ni、ti、w金屬與cu的合金材料。

優(yōu)選地，所述銅箔包覆作為催化劑在高溫下變成銅蒸汽，可加速碳源分解。

優(yōu)選地，步驟s3包括：

將具有銅箔包覆的襯底置于cvd反應(yīng)室中，通入保護氣體；

升高溫度，通入氫氣，同時通入碳源前驅(qū)體，進行反應(yīng)；

切斷碳源前驅(qū)體和氫氣，降為室溫。

一種催化cvd法自生長石墨烯透明導(dǎo)電薄膜，通過上述任一項所述的制備方法制備形成。

(三)有益效果

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下優(yōu)點：

本發(fā)明使用銅箔包覆作為cvd法制備石墨烯的催化劑實現(xiàn)石墨烯薄膜的自生長，同時自生長的石墨烯具有良好的電學(xué)性能，可以用來提升半導(dǎo)體器件的整體性能。

附圖說明

圖1(a)和圖1(b)是本發(fā)明實施例一自生長石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的催化cvd法自生長石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的方法流程圖。

圖3是本發(fā)明實施例二自生長石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

實施例一：

圖1(a)和圖1(b)為本發(fā)明實施例一自生長石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1(a)和圖1(b)所示，在本實施例中，自生長石墨烯透明導(dǎo)電薄膜是由藍寶石襯底12、石墨烯薄膜11和銅箔包覆13制備形成，銅箔包覆13作為催化劑，實現(xiàn)石墨烯薄膜11在襯底12上的生長，制備出石墨烯透明導(dǎo)電薄膜，該石墨烯薄膜具有1-30層單原子石墨層。

圖2為本發(fā)明實施例的催化cvd法自生長石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的方法流程圖，參見圖1(a)、圖1(b)及圖2所示，在本實施例中，石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，包括以下工藝步驟：

s1：制備銅箔包覆；

銅箔包覆材料可為金屬cu，或者ni、ti、w等金屬與cu的合金材料，銅箔包覆厚度的可選范圍為0.1mm-5mm，如圖1(a)和圖1(b)所示，將銅箔圍成一個封閉或局部開口的長方體結(jié)構(gòu)，形成銅箔包覆13，在其他實施例中，銅箔圍成的形狀也可為正方體結(jié)構(gòu)、圓筒狀結(jié)構(gòu)或橢圓筒狀結(jié)構(gòu)等任意形狀。

s2：將銅箔包覆置于襯底的周圍，形成銅箔包覆和襯底的貼近式非接觸放置；

如圖1(a)和圖1(b)所示，銅箔包覆方式為非接觸式的與襯底貼近，本實施例中，銅箔包覆13和襯底11的非接觸貼近方式采用夾層包覆的包覆方式，將襯底2置于銅箔圍成的長方體結(jié)構(gòu)內(nèi)，銅箔包覆與襯底的距離可為0.01-100cm，襯底可以為藍寶石、硅片、氮化鋁基板、碳化硅基板、gan基板或gan基led結(jié)構(gòu)等，在本實施例中，襯底材料為藍寶石。

s3：在周圍置有銅箔包覆的襯底上制備石墨烯薄膜；

將在步驟s2中制成的周圍置有銅箔包覆的襯底，置于cvd反應(yīng)室中，將銅箔包覆作為催化劑，采用化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯薄膜，制備形成的石墨烯薄膜具有1-30層單原子石墨層。具體工藝過程如下：

將在步驟s2中制成的具有銅箔包覆的藍寶石襯底，置于cvd反應(yīng)室中，抽真空至1pa以下，采用流量為50sccm的氬氣作為保護氣體通入反應(yīng)室中，升高溫度到1000度，通入流量為20sccm的氫氣，同時通入碳源前驅(qū)體ch4，流量為20sccm，保持反應(yīng)室低壓狀態(tài)，持續(xù)反應(yīng)35分鐘，銅箔包覆作為催化劑會在高溫下變成銅蒸氣，加速碳源分解，同時利于藍寶石襯底表面沉積，然后切斷碳源前驅(qū)體和氫氣，保持氬氣流速不變，降為到室溫。

在本實施例中，使用銅箔包覆作為cvd法制備石墨烯的催化劑實現(xiàn)石墨烯薄膜的自生長，藍寶石上生長的石墨烯可以作為緩沖層繼續(xù)生長氮化鎵器件，自生長的石墨烯均勻性好，有利于后續(xù)器件性能提升。

實施例二：

圖3為本發(fā)明實施例二自生長石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，在本實施例中，自生長石墨烯透明導(dǎo)電薄膜是由藍寶石襯底22、石墨烯薄膜21、銅箔包覆23制備形成，銅箔包覆23作為催化劑，實現(xiàn)石墨烯薄膜21在襯底22上的生長，制備出石墨烯透明導(dǎo)電薄膜，該石墨烯薄膜具有1-30層單原子石墨層。

圖2為本發(fā)明實施例的催化cvd法自生長石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的方法流程圖，參見圖2及圖3所示，在本實施例中，石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，包括以下工藝步驟：

s1：制備銅箔包覆；

銅箔包覆材料可為金屬cu，或者ni、ti、w等金屬與cu的合金材料，銅箔包覆厚度的可選范圍為0.1mm-5mm，如圖3所示，銅箔包覆的形狀為長方形片狀結(jié)構(gòu)，在其他實施例中，銅箔的形狀也可為正方形片狀結(jié)構(gòu)、圓形片狀結(jié)構(gòu)或橢圓形片狀結(jié)構(gòu)等任意形狀。

s2：將銅箔包覆置于襯底的上方，形成銅箔包覆和襯底的貼近式非接觸放置；

如圖3所示，銅箔包覆方式為非接觸式的與襯底貼近，本實施例中，銅箔包覆23和襯底21的非接觸貼近方式采用上層貼近的包覆方式，銅箔置于藍寶石襯底上方，并與襯底保持一定距離，銅箔包覆與襯底的距離可為0.01-100cm，本實施例中，銅箔與藍寶石襯底的距離為1mm；襯底可以為藍寶石、硅片、氮化鋁基板、碳化硅基板、gan基板或gan基led結(jié)構(gòu)等，在本實施例中，襯底材料為gan基led結(jié)構(gòu)。

s3：在周圍置有銅箔包覆的襯底上制備石墨烯薄膜；

將在步驟s2中制成的周圍置有銅箔包覆的襯底，置于cvd反應(yīng)室中，將銅箔包覆作為催化劑，采用化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯薄膜，具體工藝過程如下：

將在步驟s2中制成的具有銅箔包覆的gan基led結(jié)構(gòu)襯底，置于cvd反應(yīng)室中，抽真空至1pa以下，采用流量為50sccm的氬氣作為保護氣體通入反應(yīng)室中，升高溫度到1000度，通入流量為20sccm的氫氣，同時通入碳源前驅(qū)體ch4，流量為20sccm，保持反應(yīng)室低壓狀態(tài)，持續(xù)反應(yīng)35分鐘，銅箔包覆作為催化劑會在高溫下變成銅蒸氣，加速碳源分解，同時利于gan基led結(jié)構(gòu)襯底表面沉積，然后切斷碳源前驅(qū)體和氫氣，保持氬氣流速不變，降為到室溫。

在本實施例中，使用銅箔包覆作為cvd法制備石墨烯的催化劑實現(xiàn)石墨烯薄膜的自生長，gan基led結(jié)構(gòu)上生長的石墨烯可以作為透明導(dǎo)電電極繼續(xù)制備氮化鎵器件，自生長的石墨烯均勻性好，有利于后續(xù)器件性能提升。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。