一種石墨烯轉(zhuǎn)移技術(shù)中的基底的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及到一種石墨烯轉(zhuǎn)移技術(shù)中的基底。在硅片表面氧化形成二氧化硅之前對硅片進行離子擴散，就能形成合適的PN結(jié)，就可以制成光源。使用時，將基底PN結(jié)連接正向電壓，當電壓達到PN結(jié)的導通電壓時即可激發(fā)基底發(fā)光。
【專利說明】
一種石墨烯轉(zhuǎn)移技術(shù)中的基底
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及到一種二維材料所使用的基底，特別是在二維材料的定點轉(zhuǎn)移技術(shù)中使用的基底。這是一種全新的基底，與目前所使用的基底有著本質(zhì)區(qū)別。本發(fā)明還涉及到半導體技術(shù)，它將為二維材料的轉(zhuǎn)移提供方便。
【背景技術(shù)】
[0002]二維材料包括石墨烯、黑磷、硫化鉬、砸化鉬、硫化鎢等。它們由于其獨特的空間結(jié)構(gòu)和電學、熱學性能，在科學界得到了廣泛關(guān)注，特別是在半導體行業(yè)。其中最受重視，也是目前研究最多的是石墨烯。相比于其他二維材料，石墨烯更容易制作單層。單層的石墨烯在沒有基底的襯托下，一般會翹曲成卷狀。所以為了方便研究，通常都會把單層的石墨烯直接制作在基底上。目前CVD制作石墨烯，由于工藝限制，一般會用銅作基底然后根據(jù)需要將石墨烯轉(zhuǎn)移至硅一二氧化硅基底;而機械剝離工藝，為了方便研究通常會將石墨烯直接剝離在硅一二氧化硅基底上。之前也有人嘗試用其他基底材料，比如氮化硼等。但是，根據(jù)美國麻省理工學院的研究團隊發(fā)現(xiàn)，當將石墨烯片放在不同的基底上時，其基本性質(zhì)會隨基底材料的性質(zhì)不同而發(fā)生顯著變化。當支撐材料是二氧化硅時，石墨烯可以輕而易舉地被“賦予特定功能”，而當支撐材料更換為氮化硼時，面對同樣的化學物質(zhì)，它幾乎不發(fā)生化學反應。石墨烯之所以會改變性質(zhì)，原因在于它太薄了，反應方式會受到下層材料中原子的電場的強烈影響。所以目前通常我們使用的都是硅一一二氧化硅基底，石墨烯覆蓋在二氧化硅層上。而硅材料是不透明的，所以我們在顯微鏡下觀察基底上的石墨烯使用的都是金相顯微鏡，即我們所觀察的都是反射光。而在可見光區(qū)，單原子層厚度的石墨烯所反射的光小于入射光的0.1%，只有當達到數(shù)十層時，會上升到2%左右。并且在可見光區(qū)，其對可見光的吸收大約為2.3%。所以當我們用金相顯微鏡觀察基底上的石墨烯時，我們所看到的石墨烯是光源入射在硅基底上反射回來被石墨烯吸收掉的那一部分，當石墨烯的層數(shù)越少我們看到的顏色就越淡，這是因為石墨烯吸收的反射光越少。
[0003]但是我們在做石墨烯的定點轉(zhuǎn)移時，由于PC膜上沾取的石墨烯離基底較遠，基底上的反射光不能有效射入顯微鏡，我們只能觀察到PC膜上石墨烯反射光的那一部分。由于單層的石墨烯反射光太低，所以我們很難在轉(zhuǎn)移過程中觀察到PC膜上的石墨烯，并確定石墨烯的位置。為了清楚的觀察到PC膜上的石墨烯就很有必要找到一種能夠增加反射光的基底。
[0004]單層石墨烯對可見光的吸收率遠高于反射率，所以要增加石墨烯的可見度必須要增加石墨烯的透射光，這樣才能更清楚的觀察到透明薄膜上的石墨烯。但是在轉(zhuǎn)移的過程中，帶有石墨烯的基底是放在加熱板上的，所以在增加透射光的同時不能影響到加熱板的工作。單層石墨烯的基底材料會一定程度影響到二維材料的性能，而目前對于單層石墨烯基底的研究并不深入，所以基底也不能隨便改變。因此，加入透射光的方法就只能增加光源了。在石墨烯基底硅一二氧化硅的中間鍍上反光圖層，這樣可以大大增加基底的制造成本。對于作為消耗品的基底來說，根本不值。而在放置基底的加熱器上增加光源很難保證光能入射進顯微鏡，且在轉(zhuǎn)移過程中PC膜上石墨烯的位置正下方必須擺放需要轉(zhuǎn)移的目標基底，而基底是不透光，這樣就無法使加熱板上的光透過石墨烯射入顯微鏡。所以只能在基底上增加光源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]目前所使用的技術(shù)或設(shè)備很難觀察到PC膜上沾取的石墨烯，這就使得在轉(zhuǎn)移的過程中很難掌握PC膜上石墨烯的位置，從而導致定點轉(zhuǎn)移的高失敗率。為了解決上述在單層石墨烯轉(zhuǎn)移過程中出現(xiàn)的問題，本專利特提出一種石墨烯轉(zhuǎn)移技術(shù)中的基底。為了在基底上增加光源，而又不改變基底性質(zhì)，我們提出的方法是將基底變?yōu)楣庠矗壳俺Ｓ玫幕?br>Si—Si02基片。二氧化硅承載石墨烯，硅還可以作為半導體，正好可以做成半導體光源。該基底可明顯提高附著在PC膜上石墨烯的可見度。
[0006]技術(shù)方案:
目前市面上所用的LED，其本質(zhì)都是發(fā)光的半導體，其中就有使用碳化硅作為發(fā)光源。而將硅做成半導體，只需在硅制作過程當中進行離子擴散就行了。因為在硅的鑄錠或拉晶的過程中通常會在硅中進行摻雜，以便后續(xù)的加工使用。只要在硅片表面氧化形成二氧化硅之前對硅片進行離子擴散，就能形成合適的PN結(jié)，也就可以制成光源。而不用對基底本身做太大的改變，這樣就可以不需考慮基底的改變對石墨烯性能的影響，而且目前技術(shù)上是完全可行的。有實驗證明，100°C以上150°C以下的工作溫度會使半導體光源的使用壽命大大下降，在實驗數(shù)據(jù)中器半導體光源的使用壽命也是從50000小時下降到了20000多小時，雖然下降的很多，但是在石墨烯的轉(zhuǎn)移過程中，一片基底20000小時的發(fā)光壽命已經(jīng)足夠多了。這對于現(xiàn)在的轉(zhuǎn)移實驗并沒有什么負面影響。
[0007]【附圖說明】:
如圖1所示:
I是基底表層二氧化硅;2是P型單晶硅;3是擴散后的N型單晶硅;4是導線;5外接電源。
[0008]使用時只需通過導線4在P型單晶硅2處接正電壓，N型單晶硅3處接負電壓，當電壓達到一定值是就能激發(fā)基底發(fā)光。
[0009]有益效果:
本專利提出對石墨烯的硅一二氧化硅基底中的硅改換成能做光源半導體硅。這樣在石墨烯的定點轉(zhuǎn)移過程中增加了入射光，能夠利用石墨烯對可見光的吸收率大于反射率從而能夠提高附著在透明薄膜上的單層石墨烯的可見度，提高定點轉(zhuǎn)移的成功率。而且這可以避免改變了基底對于石墨烯性能的影響?？勺龉庠吹陌雽w硅在市場上也較多，工藝也不復雜，其成本遠低于價值。
[0010]實施例:
本發(fā)明中的基底由兩層構(gòu)成，分別是二氧化硅層和半導體硅層。二氧化硅層起承載二維材料的作用，而半導體硅層作為光源。由于通常情況下在硅片的制作過程中已經(jīng)摻入硼等空穴雜質(zhì)，所以本專利基底制作是在原有硅一二氧化硅基底的基礎(chǔ)上進行As等電子雜質(zhì)擴散，形成PN結(jié)。具體步驟是:
1.已摻雜P型單晶硅片灼燒單側(cè)表面形成二氧化硅層；
2.對單晶硅片進行硅方向單側(cè)深層擴散形成N型硅；3.將基底PN結(jié)連接正向電壓，當電壓達到PN結(jié)的導通電壓時即可激發(fā)基底發(fā)光。
【主權(quán)項】
1.一種石墨烯轉(zhuǎn)移技術(shù)中的基底，其特征在于:基底由兩層構(gòu)成，分別是二氧化硅層和半導體硅層，并形成PN結(jié)，使用時在PN結(jié)上加上適當?shù)恼螂妷?，即可方便的獲取光源。2.—種石墨烯轉(zhuǎn)移技術(shù)中的基底，其特征在于:二氧化硅層由進行離子擴散后的硅片表面單面氧化而成。3.—種石墨烯轉(zhuǎn)移技術(shù)中的基底，其特征在于:半導體硅層由進行離子擴散后的硅片進行As等電子雜質(zhì)擴散而成。
【文檔編號】H01L33/00GK105914136SQ201610448527
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】黃書宇, 邱俊
【申請人】南京安京太赫光電技術(shù)有限公司