一种石墨烯薄膜晶体管的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及薄膜领域，特别是涉及一种石墨烯薄膜晶体管的制备方法。
【背景技术】
[0002]石墨烯，是一种具有良好的电导性能和透光性能的新型材料，随着触摸屏、液晶显示等技术的发展，以及石墨烯表现出来的优秀的机械强度和柔韧性，使得其在薄膜晶体管上的应用逐渐成为人们研究的热点。
[0003]目前制作石墨烯薄膜晶体管的方法步骤主要包括:在铜箔表面生成石墨烯；在石墨稀表面涂覆有机高分子材料，例如聚甲基丙稀酸甲酯(英文名称:Polymeric MethylMethacrylate，简称:PMMA);将PMMA、石墨稀和铜箔组成的膜片放在铜腐蚀液中腐蚀掉铜箔;再将PMMA溶掉，通过光刻等技术在石墨烯表面制作源漏极，从而形成一个完整的石墨烯薄膜晶体管。然而，在现有的制备石墨烯薄膜晶体管的方法中，由于PMMA以及光刻技术所采用的光刻胶均与石墨烯直接接触，在溶掉PMMA和光刻胶的时候，就会出现PMMA和光刻胶残留在石墨烯表面的问题，在后续制作源漏极的时候，由于残留的PMMA和光刻胶的存在，使得源漏极与石墨烯表面的接触不够完全，从而增加了源漏极与石墨烯的接触电阻，限制了电荷的传输，使得薄膜晶体管中的电流减小，导致驱动能力降低。
[0004]因此，有必要提供一种石墨烯薄膜晶体管的制备方法，以解决现有制备方法中因石墨烯表面残留有机高分子材料而导致的接触电阻增加的问题。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供一种石墨烯薄膜晶体管的制备方法，以解决现有制备方法中因石墨烯表面残留有机高分子材料而导致的接触电阻增加的问题。
[0006]本发明实施例提供一种石墨烯薄膜晶体管的制备方法，所述制备方法包括:
[0007]S1、在铜箔表面沉积石墨烯层；
[0008]S2、在石墨烯层表面沉积金属层；
[0009]S3、在金属层表面贴合支撑层，从而形成石墨稀膜片；
[0010]S4、将石墨烯膜片放置在铜腐蚀液中，其中支撑层部分沉浸在铜腐蚀液中，而金属层、石墨烯层和铜箔完全沉浸在铜腐蚀液中，直至铜箔完全溶解掉，再将去掉铜箔的石墨烯膜片转移至目标衬底，去掉支撑层；
[0011]S5、在金属层表面上定义源漏极图形，制备源漏极电极，并在目标衬底上远离石墨烯层的一侧制备栅极电极，从而获得石墨烯薄膜晶体管。
[0012]在本发明的石墨烯薄膜晶体管的制备方法中，在SI之前，还包括:将铜箔依次在乙醇、丙酮、0.5mol/L的稀盐酸中进行清洗。
[0013]在本发明的石墨烯薄膜晶体管的制备方法中，石墨烯采用化学气相沉积法沉积在铜箔表面上。
[0014]在本发明的石墨烯薄膜晶体管的制备方法中，金属层采用电子束蒸发或者磁控溅射技术沉积在石墨烯表面。
[0015]在本发明的石墨稀薄膜晶体管的制备方法中，金属层的厚度为5nm?50nmo
[0016]在本发明的石墨烯薄膜晶体管的制备方法中，金属层包括单层金属层或复合层金属层。
[0017]在本发明的石墨烯薄膜晶体管的制备方法中，金属层采用的金属包括钛、金、镍、钯或铂。
[0018]在本发明的石墨烯薄膜晶体管的制备方法中，支撑层的密度小于所述铜腐蚀液的
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[0019]在本发明的石墨烯薄膜晶体管的制备方法中，支撑层为聚氨酯材料。
[0020]在本发明的石墨烯薄膜晶体管的制备方法中，目标衬底包括绝缘层，其中，绝缘层的材料包括二氧化硅、碳化硅、玻璃或蓝宝石。
[0021]与现有技术相比，本发明的石墨烯薄膜晶体管的制备方法中，通过在石墨烯层表面沉积金属层，将石墨烯层保护起来，使得石墨烯层不与支撑层和光刻胶直接接触，从而避免石墨烯表面出现残留物的问题，使得源漏极电极与石墨烯层可以完全接触，降低源漏极电极与石墨烯间的接触电阻，从而解决现有制备方法中，因石墨烯层表面残留PMMA和光刻胶而引起源漏极电极与石墨烯间的接触电阻增大的问题。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的石墨烯薄膜晶体管的制备方法的优选实施例的流程图；
[0023]图2为本发明的石墨烯薄膜晶体管的制备方法中石墨烯膜片的结构示意图；
[0024]图3为根据本发明提供的制备方法制备出的石墨烯薄膜晶体管的背栅的转移曲线图。
【具体实施方式】
[0025]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍。下面描述中的附图仅为本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
[0026]请参照图1，图1为本发明的石墨烯薄膜晶体管的制备方法的优选实施例的流程图。该制备方法包括以下几个步骤:
[0027]SlOl、在铜箔表面沉积石墨烯层；
[0028]S102、在石墨稀层表面沉积金属层；
[0029]S103、在金属层表面贴合支撑层，从而形成石墨稀膜片；
[0030]S104、将石墨烯膜片放置在铜腐蚀液中，其中支撑层部分沉浸在铜腐蚀液中，而金属层、石墨烯层和铜箔完全沉浸在铜腐蚀液中，直至铜箔完全溶解掉，再将去掉铜箔的石墨烯膜片转移至目标衬底，去掉支撑层；
[0031]S105、在金属层表面上定义源漏极图形，制备源漏极电极，并在目标衬底上远离石墨烯层的一侧制备栅极电极，从而获得石墨烯薄膜晶体管。
[0032]在SlOl中，在铜箔表面沉积石墨烯层之前，还需要对铜箔表面的油污、氧化物等杂质进行清洁操作，在本优选实施例中，所采用的清洁操作为:将铜箔依次在乙醇、丙酮、0.5mol/L的稀盐酸中进行清洗，直至铜箔表面的杂质去除干净为止，从而使得铜箔表面达到生长石墨烯的工艺要求。
[0033]在本优选实施例中，将采用化学气相沉积法在铜箔表面沉积石墨烯层。化学气相沉积法制备的石墨烯具有质量高、生长面积大等优点，是目前制备高质量石墨烯的主要方法，其原理是将一种或多种气态物质导入到一个反应腔内发生化学反应，生成一种新的材料沉积在衬底表面。
[0034]在采用化学气相沉积法沉积石墨烯层时，我们选用氢气作为非氧化性气体通入到反应腔内，以去除反应腔内的氧化性气体，当然也可以采用氩气等其他气体作为非氧化性气体，在此不做具体限定。我们采用甲烷作为碳源，碳源也可以为其他含碳物质，如一氧化碳、乙炔等等，在此不做具体限制。在高温低压的环境下，完成在铜箔表面沉积石墨烯层的步骤。
[0035]在S102中，采用磁控派射技术将金属沉积在石墨稀层表面，在石墨稀层表面形成金属层。在其他的实施例中，也可以采用电子束蒸发技术等其他技术将金属沉积在石墨烯层表面，在此不做具体限制。
[0036]在本优选实施例中，金属层为复合金属层，其包括两层金属层，其中靠近石墨烯层表面的一层金属层为钛金属层，远离石墨烯层表面的一层金属层为金金属层，将钛金属层设置在更靠近石墨烯层的好处是，钛金属与石墨烯之间容易发生键和，可进一步降低钛金属层与石墨烯层之间的接触电阻。
[0037]当然，在其他的实施例中，金属层可以为单层金属层，也可以为三层、四层等复合金属层，金属层的金属也可以为钛、金、镍、钯或铂中的一种或几种，在此不对金属层的层数以及金属的种类做具体限制。
[0038]在石墨烯层表面沉积金属层时，需要控制金属的注入量，即控制金属层的厚度，金属层的厚度过小，则对石墨烯层起不到很好的保护作用，金属层的厚度过大，则在后续溶解铜箔的过程会使得支撑层无法将金属层、石墨烯层和铜箔悬浮于铜腐蚀液中，即容易使得支撑层、金属层、石墨烯层和铜箔一起掉进铜腐蚀液中，对后续的工序造成不便，因此金属层的厚度要有一定的限制，一般金属层的厚度为5nm?50nm，在本优选实施例中，金属层的厚度优选为1nm，且钛金属层和金金属层的厚度各为5nm。
[0039]在S103中