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专利号: 2023102039236
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种纳米金刚石片竖立组装的高迁移率n型薄膜,其特征在于所述纳米金刚石片竖立组装的高迁移率n型薄膜按如下方法制备:(1)单晶硅衬底表面打磨种晶预处理:将金刚石粉和丙三醇充分分散混合,得到金刚石研磨膏;取所述金刚石研磨膏于抛光绒布上,按压本征单晶硅片在研磨膏处来回打磨5~

40min,所得打磨过的硅片依次在丙酮、无水乙醇中超声清洗1~30min,氮气吹干,得到种晶后的单晶硅;

(2)热丝化学气相沉积生长薄膜:将步骤(1)所述的种晶后的单晶硅作为衬底放入热丝化学气相沉积设备,以丙酮为碳源,所述丙酮采用流量为70‑110sccm的氢气鼓泡带入到反应室中,同时还通入流量为100‑300sccm的纯氢气,控制生长功率为2000~2600W,生长压力为1.0~2.5kPa进行纳米金刚石颗粒层生长10~50min;调整纯氢气流量为0~20sccm,氢气流量为50~100sccm,降低功率至1300~1800W,进行竖立纳米金刚石/石墨烯复合片层的生长0.5~10min;停止通入纯氢气和丙酮,以0.1~5V/min的速率缓慢降低功率至0,得到含竖立纳米金刚石/石墨烯复合片层的硅片;

(3)微波氩气/氧气混合等离子体刻蚀处理:将步骤(2)所述的含竖立纳米金刚石/石墨烯复合片层的硅片置于微波等离子体气相沉积设备中,通入氩气与氧气的混合等离子体,其中氩气与氧气的总流量为80~120sccm,控制混合等离子体中氧气的流量为10~20sccm;

控制功率400~800W,气压10~20Torr,处理时间2~8min,得到所述纳米金刚石片竖立组装的高迁移率n型薄膜。

2.如权利要求1所述的纳米金刚石片竖立组装的高迁移率n型薄膜,其特征在于:步骤(1)中所述的金刚石粉粒径为500nm。

3.如权利要求1所述的纳米金刚石片竖立组装的高迁移率n型薄膜,其特征在于:步骤(1)中所述本征单晶硅片为浙江立晶光电科技的单面抛光硅片,厚度500±10μm,直径100±

0.4mm,电阻率0.011‑0.01Ωcm,型号/晶向:P<100>。

4.如权利要求1所述的纳米金刚石片竖立组装的高迁移率n型薄膜,其特征在于:步骤(1)中所述丙三醇的体积以所述金刚石粉的质量计为50‑150mL/g。

5.如权利要求1所述的纳米金刚石片竖立组装的高迁移率n型薄膜,其特征在于:步骤(2)中所述丙酮由流量为90sccm的氢气鼓泡带入到反应室中,同时还通入流量为200sccm的纯氢气。

6.如权利要求1所述的纳米金刚石片竖立组装的高迁移率n型薄膜,其特征在于:步骤(2)中所述生长功率为2200W,生长压力为1.6kPa,生长时间为20min。

7.如权利要求1所述的纳米金刚石片竖立组装的高迁移率n型薄膜,其特征在于:步骤(3)中所述氩气与氧气的总流量为100sccm。

8.如权利要求1所述的纳米金刚石片竖立组装的高迁移率n型薄膜,其特征在于:步骤(3)中所述氧气的流量为10sccm。

9.如权利要求1所述的纳米金刚石片竖立组装的高迁移率n型薄膜,其特征在于:步骤(3)中所述功率600W,气压为15Torr,处理时间为4min。

10.如权利要求1所述的纳米金刚石片竖立组装的高迁移率n型薄膜,其特征在于所述纳米金刚石片竖立组装的高迁移率n型薄膜按如下方法制备:(1)单晶硅衬底表面打磨种晶预处理:将金刚石粉和丙三醇充分分散混合,得到金刚石研磨膏;取所述金刚石研磨膏于抛光绒布上,按压本征单晶硅片在研磨膏处来回打磨

30min,所得打磨过的硅片依次在丙酮、无水乙醇中超声清洗5min,氮气吹干,得到种晶后的单晶硅;

所述丙三醇的体积以所述金刚石粉的质量计为100mL/g;

(2)热丝化学气相沉积生长薄膜:将步骤(1)所述的种晶后的单晶硅作为衬底放入热丝化学气相沉积设备,以丙酮为碳源,所述丙酮采用流量为90sccm的氢气鼓泡带入到反应室中,同时还通入流量为200sccm,控制生长功率为2200W,生长压力为1.6kPa进行纳米金刚石颗粒层生长20min;调整纯氢气流量为0sccm,氢气流量为100sccm,降低功率至1800W,进行竖立纳米金刚石/石墨烯复合片层的生长3min;停止通入纯氢气和丙酮,以0.5V/min缓慢降低功率至0,得到含竖立纳米金刚石/石墨烯复合片层的硅片;

(3)微波氩气/氧气混合等离子体刻蚀处理:将步骤(2)所述的含竖立纳米金刚石/石墨烯复合片层的硅片置于微波等离子体气相沉积设备中,通入氩气与氧气的混合等离子体,其中氩气与氧气的总流量为100sccm,控制混合等离子体中氧气的流量为10sccm;控制功率

600W,气压15Torr,处理时间4min,得到所述纳米金刚石片竖立组装的高迁移率n型薄膜。