一種柔性襯底上制備石墨烯器件的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，所述方法至少包括：1)提供一柔性襯底，將所述柔性襯底粘附至一硬性襯底，并在所述柔性襯底上形成石墨烯導(dǎo)電溝道；2)采用電子束曝光圖形化形成源、漏電極圖形，沉積金屬并剝離在所述石墨烯導(dǎo)電溝道的兩端形成源、漏金屬電極；3)采用低溫沉積工藝在步驟2)獲得的結(jié)構(gòu)表面沉積形成柵介質(zhì)層；4)刻蝕所述柵介質(zhì)層暴露出石墨烯導(dǎo)電溝道兩端的源、漏金屬電極；5)采用電子束曝光圖形化形成柵電極圖形，沉積金屬并剝離在所述石墨烯導(dǎo)電溝道之間的柵介質(zhì)層上形成柵電極；6)形成接觸電極；7)將柔性襯底從所述硬性襯底上揭下來(lái)。
【專利說(shuō)明】一種柔性襯底上制備石墨烯器件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種柔性襯底上制備石墨烯器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展，基于硅襯底的石墨烯微電子器件制備工藝已經(jīng)日漸趨向成熟，與標(biāo)準(zhǔn)CMOS制備工藝兼容。石墨烯晶體管具有高的開關(guān)比，低噪聲及極好的穩(wěn)定性，將成為硅基半導(dǎo)體器件最佳的替代品。而人們對(duì)電子產(chǎn)品不斷提高的要求如更輕、更薄、耐沖擊、高性能以及便攜性等，開啟了柔性電子器件集成領(lǐng)域的研究及難點(diǎn)。在柔性襯底上制備電子器件具有質(zhì)量輕，可折疊，便于運(yùn)輸不易破碎等優(yōu)點(diǎn)，且比起硅襯底半導(dǎo)體器件，其成本也會(huì)降低很多。因此如果將石墨烯晶體管制作在柔性襯底如聚酰亞胺，聚碳酸酯等上，這將毫無(wú)疑問(wèn)地進(jìn)一步拓展了石墨烯器件的應(yīng)用領(lǐng)域。目前，有關(guān)柔性襯底上制備石墨烯晶體管的研究尚處于起步階段。在制備的過(guò)程中也遇到了一些難點(diǎn)，其中最主要的兩點(diǎn)為:首先柔性襯底不導(dǎo)電，器件圖形化若采用光學(xué)曝光的方法通常只能形成一到兩微米的最小結(jié)構(gòu)尺寸，如果要制作幾十到幾百納米線寬的精確的曝光圖形，則只能借助電子束曝光技術(shù)，如何在絕緣的柔性襯底上實(shí)現(xiàn)電子束曝光成為了本發(fā)明解決的難點(diǎn)之一；其次，柔性襯底熔點(diǎn)較低，在石墨烯器件制備過(guò)程中要避免高溫集成工藝。
[0003]因此，如何解決柔性襯底上石墨烯器件的工藝集成問(wèn)題是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管制備工藝大多采用半導(dǎo)體硅做為襯底，使得石墨烯器件的應(yīng)用受到限制的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，所述方法至少包括以下步驟:
[0006]I)提供一柔性襯底，將所述柔性襯底粘附至一硬性襯底，并在所述柔性襯底上形成石墨烯導(dǎo)電溝道；
[0007]2)采用電子束曝光圖形化形成源、漏電極圖形，沉積金屬并剝離在所述石墨烯導(dǎo)電溝道的兩端形成源、漏金屬電極；
[0008]3)采用低溫沉積工藝在步驟2)獲得的結(jié)構(gòu)表面沉積形成柵介質(zhì)層；
[0009]4)刻蝕所述柵介質(zhì)層暴露出石墨烯導(dǎo)電溝道兩端的源、漏金屬電極；
[0010]5)采用電子束曝光圖形化形成柵電極圖形，沉積金屬并剝離在所述石墨烯導(dǎo)電溝道之間的柵介質(zhì)層上形成柵電極；
[0011]6)在所述源、漏金屬電極以及柵電極上形成接觸電極，完成石墨烯器件的制備；
[0012]7)將制備有石墨烯器件的柔性襯底從所述硬性襯底上揭下來(lái)。[0013]優(yōu)選地，所述柔性襯底為聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚萘二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚芳酰胺、聚苯醚砜中的任意一種。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟I)中柔性襯底的厚度為0.025?0.5mm。
[0015]優(yōu)選地，所述步驟I)中硬性襯底為S1、SiO2或MgO中的任意一種。
[0016]優(yōu)選地，所述步驟I)中形成石墨烯導(dǎo)電溝道的具體過(guò)程為:
[0017]1-1)先采用機(jī)械剝離或者化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移的方法在所述柔性襯底上形成石墨烯薄膜；
[0018]1-2)在所述石墨烯薄膜上旋涂電子束光刻膠，并在所述電子束光刻膠表面形成不連續(xù)金屬薄膜；
[0019]1-3)進(jìn)行電子束曝光顯影得到石墨烯導(dǎo)電溝道的光刻圖形；
[0020]1-4)采用反應(yīng)離子刻蝕工藝刻蝕所述光刻圖形下的石墨烯薄膜，從而形成石墨烯導(dǎo)電溝道。
[0021]優(yōu)選地，所述步驟1-2)中旋涂的電子束光刻膠為兩層膠，具體為:先旋涂小分子量的電子束光刻膠，接著再旋涂大分子量的電子束光刻膠。
[0022]優(yōu)選地，所述步驟1-2)中采用電子束蒸發(fā)或熱蒸發(fā)沉積工藝形成不連續(xù)金屬薄膜，所述不連續(xù)金屬薄膜為Ti或者Au，其厚度為5nm以內(nèi)。
[0023]優(yōu)選地，所述步驟3)中采用原子層沉積工藝制備所述柵介質(zhì)層，工藝生長(zhǎng)溫度為150 ?250°C。
[0024]優(yōu)選地，所述柵介質(zhì)層為HfO2或Al2O3。
[0025]優(yōu)選地，所述步驟2)中形成源、漏金屬電極的過(guò)程為:
[0026]2-1)在所述柔性襯底上旋涂電子束光刻膠，并在所述電子束光刻膠表面形成不連
續(xù)金屬薄膜；
[0027]2-2)進(jìn)行電子束曝光顯影得到源、漏金屬電極的光刻圖形；
[0028]2-3)在得到的光刻圖形上沉積金屬電極材料，然后去除光刻膠及光刻膠上不連續(xù)金屬薄膜形成源、漏金屬電極。
[0029]如上所述，本發(fā)明的柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，具有以下有益效果:
[0030]所采用的柔性襯底上EBL圖形化的方法，可以有效的解決在柔性襯底表面電子束曝光時(shí)產(chǎn)生的電荷聚集的問(wèn)題，解決了在柔性襯底上制備亞微米級(jí)別的精細(xì)圖形結(jié)構(gòu)的難題。由于柔性襯底大多不耐高溫，而結(jié)合ALD低溫生長(zhǎng)柵介質(zhì)層的方法，能夠彌補(bǔ)在柔性襯底上制備器件的不能集成高溫工藝的缺陷，實(shí)現(xiàn)了在柔性襯底上制備石墨烯器件的工藝集成問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為本發(fā)明柔性襯底上制備石墨烯器件的方法流程圖。
[0032]圖2為柔性襯底上旋涂雙層電子束光刻膠的結(jié)構(gòu)示意圖
[0033]圖3為顯示為本發(fā)明襯底上蒸發(fā)Au薄膜并進(jìn)行電子束曝光的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖4顯示為本發(fā)明顯影后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖5顯不為本發(fā)明表面沉積金屬后的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0036]圖6顯示為本發(fā)明去膠剝離金屬后的結(jié)構(gòu)示意圖。[0037]圖7顯示為本發(fā)明柔性襯底上制備的石墨烯器件示意圖。
[0038]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0039]I 柔性襯底
[0040]2 底層膠
[0041]3 頂層膠
[0042]4 不連續(xù)金屬薄層
[0043]5 金屬電極材料
[0044]6 石墨烯導(dǎo)電溝道
[0045]7 源、漏金屬電極
[0046]8 柵介質(zhì)層
[0047]9 柵電極
[0048]10 電極接觸
【具體實(shí)施方式】
[0049]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0050]請(qǐng)參閱附圖。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0051]本發(fā)明提供一種柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，如圖1所示，所述方法至少包括以下步驟:
[0052]SI，提供一柔性襯底，將所述柔性襯底粘附至一硬性襯底，并在所述柔性襯底上形成石墨烯導(dǎo)電溝道；
[0053]S2，采用電子束曝光圖形化形成源、漏電極圖形，沉積金屬并剝離在所述石墨烯導(dǎo)電溝道的兩端形成源、漏金屬電極；
[0054]S3，采用低溫沉積工藝在步驟2)獲得的結(jié)構(gòu)表面沉積形成柵介質(zhì)層；
[0055]S4，刻蝕所述柵介質(zhì)層暴露出石墨烯導(dǎo)電溝道兩端的源、漏金屬電極；
[0056]S5，采用電子束曝光圖形化形成柵電極圖形，沉積金屬并剝離在所述石墨烯導(dǎo)電溝道之間的柵介質(zhì)層上形成柵電極；
[0057]S6，在所述源、漏金屬電極以及柵電極上形成接觸電極，完成石墨烯器件的制備；
[0058]S7，將制備有石墨烯器件的柔性襯底從所述硬性襯底上揭下來(lái)。
[0059]下面結(jié)合具體附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明柔性襯底上制備石墨烯的方法。
[0060]首先執(zhí)行步驟SI，提供一柔性襯底，將所述柔性襯底粘附至一硬性襯底，并在所述柔性襯底上形成石墨烯導(dǎo)電溝道。
[0061]其中，所述柔性襯底的厚度范圍為0.025?0.5mm。本實(shí)施例中，所述柔性襯底的厚度暫選為0.1mm，在其他實(shí)施中，所述柔性襯底的厚度也可以是0.075,0.25或0.5等。[0062]所述柔性襯底的材料可以為聚酰亞胺(PI)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚芳酰胺(PAR)、聚苯醚砜(PES)中的任意一種。本實(shí)施例中優(yōu)選為聚酰亞胺作為柔性襯底，聚酰亞胺是一種以酰亞胺基為重復(fù)單元結(jié)構(gòu)特征基團(tuán)的一類聚合物，具有耐高溫、耐腐蝕和優(yōu)良的電性能及機(jī)械性能。
[0063]在該步驟中還可以包括對(duì)所述柔性襯底的清洗步驟，本實(shí)施例中采用標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝清洗所述柔性襯底。
[0064]所述硬性襯底的材料可以為SiO2、Al2O3或MgO等，所述硬性襯底主要是為了保證器件制備過(guò)程中柔性襯底表面平整度，避免扭曲變形，給制備工藝帶來(lái)不便。本實(shí)施例中，選擇Si作為工藝過(guò)程中支撐所述柔性襯底的硬性襯底。
[0065]具體地，采用高溫膠帶將所述柔性襯底粘貼到干凈的硬性硅襯底上。
[0066]在所述柔性襯底上形成石墨烯導(dǎo)電溝道的過(guò)程為:
[0067]先將通過(guò)化學(xué)氣相沉積工藝生長(zhǎng)的石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移到所述柔性襯底上；
[0068]隨后在襯底上涂雙層電子束光刻膠?！揪唧w實(shí)施方式】如下:采用自動(dòng)勻膠機(jī)在該柔性襯底I的上表面旋涂PMMAl型電子束光刻膠2 (例如495A5)，該自動(dòng)勻膠機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置為先慢速500rpm，時(shí)間為IOs左右，然后再快速4000rpm，時(shí)間為45s左右，隨后可以采用180°C左右的溫度烘干。接著再旋涂PMMA2型電子束光刻膠3 (例如950A2)，轉(zhuǎn)速設(shè)置為先慢速500rpm，時(shí)間為IOs左右，然后再快速4000rpm，時(shí)間大致為45s左右，隨后采用溫度為180°C左右烘干。得到的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
[0069]采用的電子束光刻膠PMMAl和PMMA2分別為小分子量和大分子量光刻膠，經(jīng)過(guò)電子束曝光光刻膠中長(zhǎng)碳鏈聚合物化學(xué)鍵斷裂，顯影時(shí)小分子量的光刻膠在顯液中的溶解速度比大分子量的光刻膠快，有利于形成undercut結(jié)構(gòu)，便于后續(xù)的金屬剝離工藝。
[0070]請(qǐng)參閱圖3所示，上述雙層電子束光刻膠的襯底上表面繼續(xù)沉積不連續(xù)金屬薄膜4并采用電子束系統(tǒng)進(jìn)行曝光，將所設(shè)計(jì)的石墨烯薄膜刻蝕的圖形轉(zhuǎn)移到電子束光刻膠上。沉積不連續(xù)金屬薄膜4的方式可以采用濺射、熱蒸發(fā)或者電子束蒸發(fā)等。本實(shí)施例優(yōu)選為米用電子束蒸發(fā)沉積金屬Au。
[0071]將沉積的不連續(xù)金屬薄膜4的柔性襯底放入顯影液MIBK中進(jìn)行顯影，隨后放入IPA中定影，N2吹干。如圖4所示顯影后的結(jié)構(gòu)示意圖。所述的雙層電子束光刻膠由于分子量不同(底層膠PMMAl和頂層膠PMMA2分別為小分子量和大分子量光刻膠)，經(jīng)過(guò)曝光顯影時(shí)，底層膠PMMAl在顯影液中溶解速度快，而PMMA2的溶解速度慢，這樣就很容易形成圖4所示的undercut結(jié)構(gòu)。所述不連續(xù)金屬薄膜4為幾個(gè)納米厚的不連續(xù)薄膜,顯影時(shí)曝光圖形區(qū)域的不連續(xù)金屬薄膜4會(huì)隨著膠溶解到顯影液中，可以直接通過(guò)控制顯影時(shí)間，定影并吹干，得到所需要的曝光圖形結(jié)構(gòu)。
[0072]形成曝光圖形后，可以采用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝刻蝕石墨烯薄膜。刻蝕過(guò)程中，需要控制O2流量，氣壓，射頻功率及刻蝕時(shí)間在合適的范圍內(nèi)，從而將石墨烯薄膜上多余的部分刻蝕掉，再用丙酮去膠得到所需的石墨烯導(dǎo)電溝道。
[0073]之后執(zhí)行步驟S2，采用電子束曝光圖形化形成源、漏電極圖形，利用所述源、漏電極圖形在所述石墨烯導(dǎo)電溝道的兩端沉積形成源、漏金屬電極。
[0074]形成所述源、漏金屬電極圖形的步驟與步驟SI中形成石墨烯曝光圖形結(jié)構(gòu)的過(guò)程類似，即重復(fù)圖2?圖4。形成源、漏金屬電極圖形之后，在圖4所示的結(jié)構(gòu)表面沉積金屬電極材料5，本實(shí)施例中優(yōu)選Ti/Au作為金屬電極材料，沉積金屬電極材料之后的結(jié)構(gòu)如圖5所示。
[0075]最后將沉積金屬電極材料后的結(jié)構(gòu)放入丙酮去膠并剝離，去除多余的光刻膠及金屬，獲得所需的源、漏金屬電極，如圖6所示。所述剝離可以在熱丙酮中進(jìn)行，可獲得更好的剝離效果。需要說(shuō)明的是，圖6只是示意源、漏金屬電極的形成方法，并沒(méi)有畫出石墨烯導(dǎo)電溝道等結(jié)構(gòu)。
[0076]接著執(zhí)行步驟S3，采用低溫沉積工藝在步驟S2獲得的結(jié)構(gòu)表面沉積形成柵介質(zhì)層。
[0077]可以采用原子層沉積(ALD)的方法制備所述柵介質(zhì)層，所述柵介質(zhì)層為高k介質(zhì)層。材質(zhì)可以為Al203、Hf02等。本實(shí)施例中，所述柵介質(zhì)層為Al2O3，其中，所述原子層沉積(Atomic layer deposition,簡(jiǎn)稱ALD)是一種可以將物質(zhì)以單原子層的形式一層一層的鍍?cè)诨妆砻娴姆椒?。在原子層沉積過(guò)程中，新一層原子膜的化學(xué)反應(yīng)是直接與之前一層相關(guān)聯(lián)的，這種方式使每次反應(yīng)只沉積一層原子。相對(duì)于傳統(tǒng)的沉積工藝而言，單原子層逐次沉積的ALD在膜層的均勻性、階梯覆蓋率以及厚度控制等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。另外，在本實(shí)施例中，在進(jìn)行所述原子層沉積時(shí)，反應(yīng)溫度為150?250°C。這樣的低溫反應(yīng)溫度不會(huì)對(duì)柔性襯底的產(chǎn)生影響，避免柔性襯底高溫變形等不良反應(yīng)。本實(shí)施例中，進(jìn)行原子層沉積的反應(yīng)溫度優(yōu)選為200°C。
[0078]接著執(zhí)行步驟S4，刻蝕所述柵介質(zhì)層暴露出石墨烯導(dǎo)電溝道兩端的源、漏金屬電極。
[0079]采用光刻的方法在Al2O3柵介質(zhì)薄膜上形成刻蝕窗口圖形，并用濕法刻蝕Al2O3柵介質(zhì)薄膜，露出源、漏金屬電極接觸。柔性襯底聚酰亞胺具有良好的耐酸特性，因此采用酸刻蝕柵介質(zhì)層不會(huì)對(duì)襯底造成影響。
[0080]再執(zhí)行步驟S5，采用電子束曝光圖形化形成柵電極圖形，利用所述柵電極圖形在所述石墨烯導(dǎo)電溝道之間的柵介質(zhì)層上沉積形成柵電極。
[0081]形成所述柵電極的步驟與步驟S2中形成源、漏金屬電極的過(guò)程類似，即重復(fù)圖2?圖6。即采用電子束曝光(EBL)圖形化的方法形成柵電極圖形，沉積金屬Ti/Au并剝離，得到柵電極。具體過(guò)程不再重述。
[0082]接著執(zhí)行步驟S6，通過(guò)光學(xué)曝光形成柵源漏接觸電極圖形，沉積金屬Ti/Au并剝離，得到最終的接觸電極。
[0083]最后，將柔性襯底連同石墨烯晶體管一起從硅襯底上揭下來(lái)，完成柔性襯底上制備石墨烯器件的工藝。制備的器件結(jié)構(gòu)如圖7所示，包括:柔性襯底1、形成在柔性襯底I上的石墨烯導(dǎo)電溝道6、形成與所述石墨烯導(dǎo)電溝道6兩端的源、漏金屬電極7、以及形成于源、漏金屬電極7之間的石墨烯導(dǎo)電溝道6上的柵介質(zhì)層8、形成于柵介質(zhì)層8上的柵電極
9、以及形成于源、漏金屬電極7和柵電極9上的接觸電極10。
[0084]需要說(shuō)明的是，上述步驟S1、S2和S5中均需要用到電子束曝光工藝，該工藝中分別要在雙層光刻膠上形成不連續(xù)金屬薄膜4，形成導(dǎo)電層，能夠?qū)㈦娮邮毓鈺r(shí)在柔性襯底I上產(chǎn)生的電荷導(dǎo)走，有效避免因?yàn)橐r底表面的電荷聚集導(dǎo)致的曝光圖形失真的問(wèn)題。在顯影過(guò)程中，由于采用了雙層膠，因此顯影時(shí)形成的undercut結(jié)構(gòu)有利于使得被曝光圖形區(qū)域的不連續(xù)的金屬薄膜很容易隨著光刻膠溶于顯影液體中，形成干凈的曝光圖形。而未被曝光區(qū)域的金屬薄膜，在去膠的過(guò)程中也會(huì)隨著光刻膠溶于丙酮。
[0085]綜上所述，本發(fā)明提供一種柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，所述的柔性襯底具有良好的機(jī)械性能，成本低廉，質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)，采用柔性襯底制作石墨烯器件不僅結(jié)合了石墨烯器件的優(yōu)良特性，更能夠進(jìn)一步提高器件的性能，同時(shí)也拓展了石墨烯器件的應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明采用的EBL圖形化的方法，即采用雙層電子束光刻膠進(jìn)行曝光，顯影可以獲得有利于后續(xù)金屬剝離工藝的undercut結(jié)構(gòu)，在雙層膠表面蒸發(fā)不連續(xù)的金屬薄膜，再進(jìn)行電子束曝光，能有效地將柔性襯底表面的電荷導(dǎo)走，形成精確的曝光圖形，克服了絕緣的柔性襯底上電子進(jìn)行束曝光的難點(diǎn)，同時(shí)在襯底上集成了 ALD沉積柵介質(zhì)的低溫工藝，獲得柔性襯底上的石墨烯晶體管。整個(gè)器件制備過(guò)程避免了高溫加工工藝，因此本發(fā)明適用于各種柔性襯底上的石墨烯器件加工工藝。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0086]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，其特征在于，所述柔性襯底上制備石墨烯器件的方法至少包括: 1)提供一柔性襯底，將所述柔性襯底粘附至一硬性襯底，并在所述柔性襯底上形成石墨烯導(dǎo)電溝道； 2)采用電子束曝光圖形化形成源、漏電極圖形，沉積金屬并剝離在所述石墨烯導(dǎo)電溝道的兩端形成源、漏金屬電極； 3)采用低溫沉積工藝在步驟2)獲得的結(jié)構(gòu)表面沉積形成柵介質(zhì)層； 4)刻蝕所述柵介質(zhì)層暴露出石墨烯導(dǎo)電溝道兩端的源、漏金屬電極； 5)采用電子束曝光圖形化形成柵電極圖形，沉積金屬并剝離在所述石墨烯導(dǎo)電溝道之間的柵介質(zhì)層上-形成柵電極； 6)在所述源、漏金屬電極以及柵電極上形成接觸電極，完成石墨烯器件的制備； 7)將制備有石墨烯器件的柔性襯底從所述硬性襯底上揭下來(lái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，其特征在于:所述柔性襯底為聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚萘二甲酸乙二酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚芳酰胺、聚苯醚砜中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，其特征在于:所述步驟I)中柔性襯底的厚度為0.025~0.5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，其特征在于:所述步驟I中硬性襯底為S1、SiO2或MgO中的任意一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，其特征在于:所述步驟I)中形成石墨烯導(dǎo)電溝道的具體過(guò)程為: 1-1)先采用機(jī)械剝離或者化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移的方法在所述柔性襯底上形成石墨烯薄膜； 1-2)在所述石墨烯薄膜上旋涂電子束光刻膠，并在所述電子束光刻膠表面形成不連續(xù)金屬薄膜； 1-3)進(jìn)行電子束曝光顯影得到石墨烯導(dǎo)電溝道的光刻圖形； 1-4)采用反應(yīng)離子刻蝕工藝刻蝕所述光刻圖形下的石墨烯薄膜，從而形成石墨烯導(dǎo)電溝道。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，其特征在于:所述步驟1-2)中旋涂的電子束光刻膠為兩層膠，具體為:先旋涂小分子量的電子束光刻膠，接著再旋涂大分子量的電子束光刻膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，其特征在于:所述步驟1-2)中采用電子束蒸發(fā)或熱蒸發(fā)沉積工藝形成不連續(xù)金屬薄膜，所述不連續(xù)金屬薄膜為Ti或者Au，其厚度為5nm以內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，其特征在于:所述步驟3)中采用原子層沉積工藝制備所述柵介質(zhì)層，工藝生長(zhǎng)溫度為150~250°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，其特征在于:所述柵介質(zhì)層為HfO2或八1203。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性襯底上制備石墨烯器件的方法，其特征在于:所述步驟2)中形成源、漏金屬電極的過(guò)程為: 2-1)在所述柔性襯底上旋涂電子束光刻膠，并在所述電子束光刻膠表面形成不連續(xù)金屬薄膜； 2-2)進(jìn)行電子束曝光顯影得到源、漏金屬電極的光刻圖形； 2-3)在得到的光刻圖形上沉積金屬電極材料，然后去除光刻膠及光刻膠上不連續(xù)金屬薄膜形成源、漏金屬電極。
【文檔編號(hào)】H01L21/28GK103943513SQ201410189194
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】王浩敏, 謝紅, 王慧山, 孫秋娟, 陳吉, 張學(xué)富, 吳天如, 謝曉明, 江綿恒 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所