一种石墨烯转移技术中的基底的制作方法
【专利摘要】本发明涉及到一种石墨烯转移技术中的基底。在硅片表面氧化形成二氧化硅之前对硅片进行离子扩散，就能形成合适的PN结，就可以制成光源。使用时，将基底PN结连接正向电压，当电压达到PN结的导通电压时即可激发基底发光。
【专利说明】
一种石墨烯转移技术中的基底
技术领域
[0001]本发明涉及到一种二维材料所使用的基底，特别是在二维材料的定点转移技术中使用的基底。这是一种全新的基底，与目前所使用的基底有着本质区别。本发明还涉及到半导体技术，它将为二维材料的转移提供方便。
【背景技术】
[0002]二维材料包括石墨烯、黑磷、硫化钼、砸化钼、硫化钨等。它们由于其独特的空间结构和电学、热学性能，在科学界得到了广泛关注，特别是在半导体行业。其中最受重视，也是目前研究最多的是石墨烯。相比于其他二维材料，石墨烯更容易制作单层。单层的石墨烯在没有基底的衬托下，一般会翘曲成卷状。所以为了方便研究，通常都会把单层的石墨烯直接制作在基底上。目前CVD制作石墨烯，由于工艺限制，一般会用铜作基底然后根据需要将石墨烯转移至硅一二氧化硅基底;而机械剥离工艺，为了方便研究通常会将石墨烯直接剥离在硅一二氧化硅基底上。之前也有人尝试用其他基底材料，比如氮化硼等。但是，根据美国麻省理工学院的研究团队发现，当将石墨烯片放在不同的基底上时，其基本性质会随基底材料的性质不同而发生显著变化。当支撑材料是二氧化硅时，石墨烯可以轻而易举地被“赋予特定功能”，而当支撑材料更换为氮化硼时，面对同样的化学物质，它几乎不发生化学反应。石墨烯之所以会改变性质，原因在于它太薄了，反应方式会受到下层材料中原子的电场的强烈影响。所以目前通常我们使用的都是硅一一二氧化硅基底，石墨烯覆盖在二氧化硅层上。而硅材料是不透明的，所以我们在显微镜下观察基底上的石墨烯使用的都是金相显微镜，即我们所观察的都是反射光。而在可见光区，单原子层厚度的石墨烯所反射的光小于入射光的0.1%，只有当达到数十层时，会上升到2%左右。并且在可见光区，其对可见光的吸收大约为2.3%。所以当我们用金相显微镜观察基底上的石墨烯时，我们所看到的石墨烯是光源入射在硅基底上反射回来被石墨烯吸收掉的那一部分，当石墨烯的层数越少我们看到的颜色就越淡，这是因为石墨烯吸收的反射光越少。
[0003]但是我们在做石墨烯的定点转移时，由于PC膜上沾取的石墨烯离基底较远，基底上的反射光不能有效射入显微镜，我们只能观察到PC膜上石墨烯反射光的那一部分。由于单层的石墨烯反射光太低，所以我们很难在转移过程中观察到PC膜上的石墨烯，并确定石墨烯的位置。为了清楚的观察到PC膜上的石墨烯就很有必要找到一种能够增加反射光的基底。
[0004]单层石墨烯对可见光的吸收率远高于反射率，所以要增加石墨烯的可见度必须要增加石墨烯的透射光，这样才能更清楚的观察到透明薄膜上的石墨烯。但是在转移的过程中，带有石墨烯的基底是放在加热板上的，所以在增加透射光的同时不能影响到加热板的工作。单层石墨烯的基底材料会一定程度影响到二维材料的性能，而目前对于单层石墨烯基底的研究并不深入，所以基底也不能随便改变。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间镀上反光图层，这样可以大大增加基底的制造成本。对于作为消耗品的基底来说，根本不值。而在放置基底的加热器上增加光源很难保证光能入射进显微镜，且在转移过程中PC膜上石墨烯的位置正下方必须摆放需要转移的目标基底，而基底是不透光，这样就无法使加热板上的光透过石墨烯射入显微镜。所以只能在基底上增加光源。
【发明内容】
[0005]目前所使用的技术或设备很难观察到PC膜上沾取的石墨烯，这就使得在转移的过程中很难掌握PC膜上石墨烯的位置，从而导致定点转移的高失败率。为了解决上述在单层石墨烯转移过程中出现的问题，本专利特提出一种石墨烯转移技术中的基底。为了在基底上增加光源，而又不改变基底性质，我们提出的方法是将基底变为光源，而目前常用的基底
Si—Si02基片。二氧化硅承载石墨烯，硅还可以作为半导体，正好可以做成半导体光源。该基底可明显提高附着在PC膜上石墨烯的可见度。
[0006]技术方案:
目前市面上所用的LED，其本质都是发光的半导体，其中就有使用碳化硅作为发光源。而将硅做成半导体，只需在硅制作过程当中进行离子扩散就行了。因为在硅的铸锭或拉晶的过程中通常会在硅中进行掺杂，以便后续的加工使用。只要在硅片表面氧化形成二氧化硅之前对硅片进行离子扩散，就能形成合适的PN结，也就可以制成光源。而不用对基底本身做太大的改变，这样就可以不需考虑基底的改变对石墨烯性能的影响，而且目前技术上是完全可行的。有实验证明，100°C以上150°C以下的工作温度会使半导体光源的使用寿命大大下降，在实验数据中器半导体光源的使用寿命也是从50000小时下降到了20000多小时，虽然下降的很多，但是在石墨烯的转移过程中，一片基底20000小时的发光寿命已经足够多了。这对于现在的转移实验并没有什么负面影响。
[0007]【附图说明】:
如图1所示:
I是基底表层二氧化硅;2是P型单晶硅;3是扩散后的N型单晶硅;4是导线;5外接电源。
[0008]使用时只需通过导线4在P型单晶硅2处接正电压，N型单晶硅3处接负电压，当电压达到一定值是就能激发基底发光。
[0009]有益效果:
本专利提出对石墨烯的硅一二氧化硅基底中的硅改换成能做光源半导体硅。这样在石墨烯的定点转移过程中增加了入射光，能够利用石墨烯对可见光的吸收率大于反射率从而能够提高附着在透明薄膜上的单层石墨烯的可见度，提高定点转移的成功率。而且这可以避免改变了基底对于石墨烯性能的影响。可做光源的半导体硅在市场上也较多，工艺也不复杂，其成本远低于价值。
[0010]实施例:
本发明中的基底由两层构成，分别是二氧化硅层和半导体硅层。二氧化硅层起承载二维材料的作用，而半导体硅层作为光源。由于通常情况下在硅片的制作过程中已经掺入硼等空穴杂质，所以本专利基底制作是在原有硅一二氧化硅基底的基础上进行As等电子杂质扩散，形成PN结。具体步骤是:
1.已掺杂P型单晶硅片灼烧单侧表面形成二氧化硅层；
2.对单晶硅片进行硅方向单侧深层扩散形成N型硅；3.将基底PN结连接正向电压，当电压达到PN结的导通电压时即可激发基底发光。
【主权项】
1.一种石墨烯转移技术中的基底，其特征在于:基底由两层构成，分别是二氧化硅层和半导体硅层，并形成PN结，使用时在PN结上加上适当的正向电压，即可方便的获取光源。2.—种石墨烯转移技术中的基底，其特征在于:二氧化硅层由进行离子扩散后的硅片表面单面氧化而成。3.—种石墨烯转移技术中的基底，其特征在于:半导体硅层由进行离子扩散后的硅片进行As等电子杂质扩散而成。
【文档编号】H01L33/00GK105914136SQ201610448527
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】黄书宇, 邱俊
【申请人】南京安京太赫光电技术有限公司