本發(fā)明涉及一種在SiC襯底上通過點籽晶工藝定位生長大尺寸單晶石墨烯的新方法，屬于微電子材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

石墨烯是由C原子以sp²軌道組成的六角形成蜂巢狀的單層原子二維晶體。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)Geim和Novoselov所在小組首次利用膠帶微機械剝離高定向熱解石墨得到了二維石墨烯，打破了之前二維材料不能獨立存在的定論。

石墨烯作為碳基材料，其特定的二維結(jié)構(gòu)決定了它可以合成其余維度碳納米材料如零維富勒烯、一維碳納米管、三維石墨以及幾何形狀不盡相同的石墨烯納米條帶。同時石墨烯材料因獨特的二維結(jié)構(gòu)在力學(xué)、熱學(xué)、光電學(xué)上都有著自己獨特的性質(zhì)。首先，石墨烯材料最高可以超過200,000cm²·v^-1·s^-1的理論電子遷移率以及室溫下特有的量子霍爾效應(yīng)吸引了大批微電子研究工作者的注意力。另外，石墨烯還具有高的理論比表面積2600m²·g^-1、優(yōu)良的導(dǎo)熱性能3000W·m^-1K^-1、高的透光率以及良好的力學(xué)性能。

石墨烯成為繼碳納米管后又一個新型的、被廣泛研究的碳材料。在能源、電子、生物醫(yī)藥、光催化等方面有著明朗的應(yīng)用前景。光電器件方面，可以利用石墨烯制備透明導(dǎo)電薄膜，透明導(dǎo)電薄膜透光率為80％以上，而且在機械強度和柔韌度方面比常用的氧化銦錫材料更好。儲能器件方面，石墨烯優(yōu)異的電學(xué)性能賦予其在能源相關(guān)領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用，其本征的高比表面積、高傳導(dǎo)能力決定其可以充當(dāng)儲能器件的理想電極材料，包括石墨烯儲氫、太陽能電池、鋰離子電池以及超級電容器等領(lǐng)域。石墨烯制作的超級電容器的比電容高達205F/g；石墨烯儲氫量可達1.7wt.％；石墨烯制作的鋰電池儲能密度能夠達到160Wh/kg，功率密度將近100kW/kg。生物醫(yī)藥方面，已經(jīng)被應(yīng)用于活細胞成像、藥物載體、生物分子檢測等方面。石墨烯還具備較高的抗腐蝕性，利用石墨烯制作金屬保護膜，可以有效地降低金屬的腐蝕速率，甚至阻止空氣對金屬的氧化作用。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品，能用來生產(chǎn)未來的超級計算機。石墨烯優(yōu)異的性能使其應(yīng)用在眾多領(lǐng)域，特別是微電子器件領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用前景。

目前制備石墨烯的方法有很多，主要分為微機械剝離石墨法、化學(xué)氣相沉積法(CVD)、氧化石墨還原法和SiC襯底上外延生長石墨烯法。

中國專利文件CN103074878A公開了單晶石墨烯的制備方法，主要使用微機械力的方法，將石墨用膠帶撕裂出，然后將單晶石墨烯黏貼到銅箔基板上進行石墨烯生長。該方法雖然能夠控制石墨烯的成核生長，但制備的石墨烯需要進行后續(xù)的轉(zhuǎn)移處理，轉(zhuǎn)移過程容易造成石墨烯污染及大量缺陷形成，因此，該方法制備的石墨烯不能夠用于微電子器件。

中國專利文件CN104498902A公開了一種常壓化學(xué)氣相沉積石墨烯薄膜的制備方法，其步驟是，在處理好的銅箔上進行成核并獲得小尺寸石墨烯晶疇，再將載有小尺寸石墨烯晶疇的銅箔進行鈍化處理，然后將鈍化后的銅箔進行回爐生長獲得石墨烯薄膜。該方法雖然能夠得到石墨烯薄膜，但由于鈍化處理需要將石墨烯暴露在外界空氣環(huán)境中，勢必影響石墨烯晶疇的邊界活性，不利于后續(xù)石墨烯生長。此外，由于采用金屬銅箔為襯底，依然需要將制備的石墨烯進行轉(zhuǎn)移處理。該方法制備的石墨烯同樣難以用于石墨烯微電子器件。

中國專利文件CN105112998A一種氧化物襯底輔助的快速制備大尺寸單晶石墨烯的方法。其主要特征為用金屬箔片作為催化劑及生長基底，用氧化物作為襯底與金屬箔片緊密接觸，利用氧化物釋放氧原子，加速了碳源氣體的裂解，實現(xiàn)石墨烯在金屬襯底的快速生長。采用該方法雖然能夠獲得石墨烯大晶疇，但同專利文件CN103074878A和專利文件CN104498902A一樣，都不能避免石墨烯在轉(zhuǎn)移過程中所帶來的破損和污染問題。

中國專利文件CN103204498A公開了一種熱裂解碳化硅制備外延石墨烯的方法，在氬氣輔助下熱裂解碳化硅制備外延石墨烯過程，在碳化硅制備外延石墨烯方法的基礎(chǔ)上進行改進，是利用罩在加熱石墨上方的帶孔石墨罩減少氣流和溫度的影響，同時控制Si的蒸發(fā)速率，該方法雖然能夠得到均勻性較好的石墨烯薄膜，但是在襯底上不能控制單一成核，難以獲得大尺寸單晶石墨烯，并且存在緩沖層，降低了石墨烯的性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種在SiC襯底上通過點籽晶定位生長大尺寸單晶石墨烯的方法。

本方案技術(shù)方案如下：

一種在SiC襯底上通過點籽晶定位生長大尺寸單晶石墨烯的方法，包括步驟如下：

(1)將SiC進行拋光、清洗后，平放于高溫CVD石墨烯生長爐的石墨加熱器中，高溫CVD石墨烯生長爐腔抽真空度為10^-3～10^-4Pa，快速升溫至1200～1300℃；通入高純氬氣和氫氣，壓力控制在800～900mbar，然后緩慢升溫至1500℃～1600℃，保溫10～15min，進行氫刻蝕；刻蝕結(jié)束后，關(guān)閉氫氣，然后緩慢降溫至1400～1500℃，保溫10～30min。降溫至1400～1500℃達到Si-C鍵開始斷裂的溫度，此時保溫10～30min，使SiC表面少量的Si-C鍵部分?jǐn)嗔?，部分硅蒸發(fā)。

然后，在氬氣的氛圍下降溫至800℃～1100℃，將微細導(dǎo)熱探針放在SiC襯底上，形成以導(dǎo)熱探針為中心的局部過冷點；通入碳源氣體和氫氣，壓力控制在800～900mbar，由碳源氣體分解后的活性碳源在過冷點處優(yōu)先生長為石墨烯籽晶。過冷點處石墨烯生長驅(qū)動力最大。

(2)保持SiC襯底溫度為800℃～1100℃，系統(tǒng)壓力為800～900mbar；在碳源氣體的供應(yīng)下，石墨烯以SiC襯底上的籽晶為中心不斷長大，最終獲得大尺寸單晶石墨烯；

(3)生長過程結(jié)束后，通入氬氣，壓力控制在800～900mbar，緩慢降溫至600～700℃，停止通入氬氣，自然降溫，即得大尺寸單晶石墨烯。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(1)中升溫至1200～1300℃的升溫速率為10～50℃/min，升溫至1500～1600℃的升溫速率為0.5～5℃/min；

優(yōu)選的，高純氬氣和氫氣的純度≥99.9％；氬氣和氫氣的流量分別為10～100sccm和10～100sccm。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(1)中所述的微細導(dǎo)熱探針為鉑金或鉑銠合金材質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(1)中所述的過冷點的縱向溫度梯度為1～10℃/cm。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(1)中所述的碳源氣體為甲烷或乙烷。

本發(fā)明步驟(1)中對SiC進行清洗，清洗方法可采用標(biāo)準(zhǔn)濕法化學(xué)清洗工藝；可加工出表面清潔、粗糙度小的SiC襯底。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(1)中形成石墨烯籽晶最優(yōu)選的方法如下：

將SiC進行拋光、清洗后，平放于高溫CVD石墨烯生長爐內(nèi)的加熱器中，爐腔抽真空度為10^-3Pa，快速升溫至1300℃，升溫速率為10℃/min；通入高純氬氣和氫氣，流量分別為50sccm和50sccm，壓力控制在900mbar，然后緩慢升溫至1500℃，升溫速率為2℃/min，保溫10min，進行氫刻蝕；刻蝕結(jié)束后關(guān)閉氫氣，繼續(xù)通氬氣，然后緩慢降溫至1400℃，達到Si-C鍵開始斷裂的溫度，此時保溫20min，使SiC表面Si-C鍵部分?jǐn)嗔?，部分硅蒸發(fā)；

然后，在氬氣氛圍下降溫至1100℃，將鉑金材質(zhì)的微細導(dǎo)熱探針放在SiC襯底上，形成以導(dǎo)熱探針為中心的局部過冷點，通入高純甲烷氣體和氫氣，氣體流量分別為10sccm和50sccm，壓力控制在900mbar。此時，將微細導(dǎo)熱探針放在SiC選定位置上，形成局部過冷點并獲得石墨烯籽晶。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(2)中氬氣的流量為50sccm，氫氣流量為50sccm，甲烷的流量為5～15sccm。

根據(jù)本發(fā)明，步驟(2)中石墨烯生長最優(yōu)選的方法如下：

在氬氣的氛圍下保持溫度為1100℃，然后通入甲烷和氫氣，氣體流量為10sccm和50sccm，保溫60min。保證只沿著過冷位置處的石墨烯籽晶繼續(xù)生長。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(3)中氬氣的流量為10～100sccm，降溫至600～700℃的降溫速率為100～200℃/min。

本發(fā)明方法中所有設(shè)備、原料均為市售產(chǎn)品。沒有特別限定的部分，可參照現(xiàn)有技術(shù)。

根據(jù)石墨烯的晶格結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提出一種在SiC襯底上通過點籽晶定位生長單晶石墨烯的方法，能夠獲得大尺寸單晶石墨烯，不僅可以直接用于微電子器件，而且可用于制作石墨烯新型傳感器件。在經(jīng)過優(yōu)選的條件下，可得到層數(shù)更均勻的石墨烯材料。

本發(fā)明的技術(shù)特點和優(yōu)良效果在于：

1、本發(fā)明的生長過程不依賴于金屬襯底，無需對生長得到的大尺寸單晶石墨烯進行轉(zhuǎn)移，可以直接應(yīng)用到微電子器件。

2、本發(fā)明通過控制SiC某一位置上的溫度梯度，使用微細導(dǎo)熱探針使得襯底上某一位置過冷，獲得較大的成核驅(qū)動力，在探針位置處優(yōu)先成核，實現(xiàn)石墨烯單一成核生長。

3、本發(fā)明通過點籽晶定位生長石墨烯，石墨烯可以沿著石墨烯籽晶的外沿繼續(xù)原位生長，得到大面積的石墨烯，直接用于制作微電子器件。

附圖說明

圖1是本發(fā)明制備石墨烯的加熱平臺結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1、石墨加熱片2、SiC襯底3、微細導(dǎo)熱探針。

圖2是本發(fā)明的石墨加熱體的溫場分布圖。

圖3是本發(fā)明的局部過冷后石墨加熱體表面的溫場分布圖。

圖4是本發(fā)明實施例1中SiC氫刻蝕后的原子力顯微鏡測試的表面形貌圖。

圖5是本發(fā)明基于SiC襯底單晶石墨烯的生長原理示意圖。

圖6是本發(fā)明實施例2中在SiC襯底上生長的石墨烯的拉曼圖譜(去除SiC襯底拉曼峰)。橫坐標(biāo)是波數(shù)(cm^-1)，縱坐標(biāo)是強度(a.u.)。

圖7是本發(fā)明對比例中單純利用SiC襯底不采用本發(fā)明工藝制備的石墨烯拉曼圖譜(去除SiC襯底拉曼峰)。橫坐標(biāo)是波數(shù)(cm^-1)，縱坐標(biāo)是強度(a.u.)。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。

實施例中所用的是冷壁式高溫CVD石墨烯生長爐，在其周圍設(shè)置冷卻循環(huán)水管，使得CVD高溫生長爐除石墨加熱體以外溫度較低。

實施例1：

一種在SiC通過點籽晶定位生長大面積石墨烯的方法，包括步驟如下：

(1)將SiC進行拋光、清洗后，平放于高溫CVD石墨烯生長爐內(nèi)的加熱器中，爐腔抽真空度為10^-3Pa，快速升溫至1200℃，升溫速率為10℃/min；通入高純氬氣和氫氣，流量分別為40sccm和40sccm，壓力控制在800mbar，然后緩慢升溫至1500℃，升溫速率為2℃/min，保溫10min，進行氫刻蝕；刻蝕結(jié)束后關(guān)閉氫氣，繼續(xù)通氬氣，然后緩慢降溫至1400℃，達到Si-C鍵開始斷裂的溫度，此時保溫20min，使SiC表面Si-C鍵部分?jǐn)嗔?，部分硅蒸發(fā)。SiC氫刻蝕后的原子力顯微鏡測試的表面形貌圖如圖4所示。

然后，在氬氣氛圍下降溫至800℃，將鉑金的微細導(dǎo)熱探針放在SiC襯底上，形成以導(dǎo)熱探針為中心的局部過冷點，縱向溫度梯度5℃/cm，通入高純甲烷氣體和氫氣，氣體流量為20sccm和60sccm，壓力控制在800mbar。此時，將微細導(dǎo)熱探針放在SiC選定位置上，形成局部過冷點并獲得石墨烯籽晶；

(2)保持SiC襯底溫度為1000℃，系統(tǒng)壓力為800mbar。在碳源氣體的供應(yīng)下，石墨烯將以SiC襯底上的籽晶為中心不斷長大，最終獲得大尺寸單晶石墨烯；

(3)生長過程結(jié)束后，通入氬氣，壓力控制在800mbar，緩慢降溫至700℃，停止通入氬氣，自然降溫，即得大尺寸單晶石墨烯。

實施例2：

一種在SiC通過點籽晶定位生長大面積石墨烯的方法，包括步驟如下：

(1)將SiC進行拋光、清洗后，平放于高溫CVD石墨烯生長爐內(nèi)的加熱器中，爐腔抽真空度為10^-3Pa，快速升溫至1300℃，升溫速率為10℃/min；通入高純氬氣和氫氣，流量分別為50sccm和50sccm，壓力控制在900mbar，然后緩慢升溫至1500℃，升溫速率為2℃/min，保溫10min，進行氫刻蝕；刻蝕結(jié)束后關(guān)閉氫氣，繼續(xù)通氬氣，然后緩慢降溫至1400℃，達到Si-C鍵開始斷裂的溫度，此時保溫20min，使SiC表面Si-C鍵部分?jǐn)嗔?，部分硅蒸發(fā)。

然后，在氬氣氛圍下降溫至1000℃，將鉑金的微細導(dǎo)熱探針放在SiC襯底上，形成以導(dǎo)熱探針為中心的局部過冷點，縱向溫度梯度10℃/cm，通入高純甲烷氣體和氫氣，氣體流量為10sccm和50sccm，壓力控制在900mbar。此時，將微細導(dǎo)熱探針放在SiC選定位置上，形成局部過冷點并獲得石墨烯籽晶；

(2)保持SiC襯底溫度為1000℃，系統(tǒng)壓力為900mbar。在碳源氣體的供應(yīng)下，石墨烯將以SiC襯底上的籽晶為中心不斷長大，最終獲得大尺寸單晶石墨烯；

(3)生長過程結(jié)束后，通入氬氣，壓力控制在900mbar，緩慢降溫至700℃，停止通入氬氣，自然降溫，即得大尺寸單晶石墨烯。

本實施例中，在SiC襯底上生長的石墨烯的拉曼圖譜如圖6所示，2D峰(2700cm^-1)的半峰寬較窄，I_2D/I_G值較小，石墨烯層數(shù)為均勻的1～2層。

實施例3：

一種在SiC采用點籽晶定位生長大面積石墨烯的方法，包括步驟如下：

(1)將SiC進行拋光、清洗后，平放于高溫CVD石墨烯生長爐內(nèi)的加熱器中，爐腔抽真空度為10^-4Pa，快速升溫至1200℃，升溫速率為10℃/min；通入高純氬氣和氫氣，流量分別為50sccm和40sccm，壓力控制在850mbar，然后緩慢升溫至1600℃，升溫速率為5℃/min，保溫10min，進行氫刻蝕；刻蝕結(jié)束后關(guān)閉氫氣，繼續(xù)通氬氣，然后緩慢降溫至1400℃，達到Si-C鍵開始斷裂的溫度，此時保溫15min，使SiC表面Si-C鍵部分?jǐn)嗔?，部分硅蒸發(fā)。

然后，在氬氣氛圍下降溫至1100℃，將鉑金的微細導(dǎo)熱探針放在SiC襯底上，形成以導(dǎo)熱探針為中心的局部過冷點，縱向溫度梯度8℃/cm，通入高純甲烷氣體和氫氣，氣體流量為10sccm和50sccm，壓力控制在800mbar。此時，將微細導(dǎo)熱探針放在SiC選定位置上，形成局部過冷點并獲得石墨烯籽晶；

(2)保持SiC襯底溫度為1100℃，系統(tǒng)壓力為800mbar。在碳源氣體的供應(yīng)下，石墨烯將以SiC襯底上的籽晶為中心不斷長大，最終獲得大尺寸單晶石墨烯；

(3)生長過程結(jié)束后，通入氬氣，壓力控制在800mbar，緩慢降溫至700℃，停止通入氬氣，自然降溫，即得大尺寸單晶石墨烯。

實施例4：

一種在SiC采用點籽晶定位生長大面積石墨烯的方法，包括步驟如下：

(1)將SiC進行拋光、清洗后，平放于高溫CVD石墨烯生長爐內(nèi)的加熱器中，爐腔抽真空度為10^-3Pa，快速升溫至1250℃，升溫速率為10℃/min；通入高純氬氣和氫氣，流量分別為50sccm和50sccm，壓力控制在900mbar，然后緩慢升溫至1550℃，升溫速率為2℃/min，保溫10min，進行氫刻蝕；刻蝕結(jié)束后關(guān)閉氫氣，繼續(xù)通氬氣，然后緩慢降溫至1400℃，達到Si-C鍵開始斷裂的溫度，此時保溫20min，使SiC表面Si-C鍵部分?jǐn)嗔眩糠止枵舭l(fā)。

然后，在氬氣氛圍下降溫至900℃，將鉑金的微細導(dǎo)熱探針放在SiC襯底上，形成以導(dǎo)熱探針為中心的局部過冷點，縱向溫度梯度10℃/cm，通入高純甲烷氣體和氫氣，氣體流量為10sccm和50sccm，壓力控制在900mbar。此時，將微細導(dǎo)熱探針放在SiC選定位置上，形成局部過冷點并獲得石墨烯籽晶；

(2)保持SiC襯底溫度為900℃，系統(tǒng)壓力為900mbar。在碳源氣體的供應(yīng)下，石墨烯將以SiC襯底上的籽晶為中心不斷長大，最終獲得大尺寸單晶石墨烯；

(3)生長過程結(jié)束后，通入氬氣，壓力控制在900mbar，緩慢降溫至700℃，停止通入氬氣，自然降溫，即得大尺寸單晶石墨烯。

實施例5：

一種在SiC采用點籽晶定位生長大面積石墨烯的方法，包括步驟如下：

(1)將SiC進行拋光、清洗后，平放于高溫CVD石墨烯生長爐內(nèi)的加熱器中，爐腔抽真空度為10^-4Pa，快速升溫至1200℃，升溫速率為10℃/min；通入高純氬氣和氫氣，流量分別為50sccm和50sccm，壓力控制在900mbar，然后緩慢升溫至1550℃，升溫速率為2℃/min，保溫10min，進行氫刻蝕；刻蝕結(jié)束后關(guān)閉氫氣，繼續(xù)通氬氣，然后緩慢降溫至1400℃，達到Si-C鍵開始斷裂的溫度，此時保溫20min，使SiC表面Si-C鍵部分?jǐn)嗔?，部分硅蒸發(fā)。

然后，在氬氣氛圍下降溫至1000℃，將鉑金的微細導(dǎo)熱探針放在SiC襯底上，形成以導(dǎo)熱探針為中心的局部過冷點，縱向溫度梯度3℃/cm，通入高純甲烷氣體和氫氣，氣體流量為20sccm和50sccm，壓力控制在900mbar。此時，將微細導(dǎo)熱探針放在SiC選定位置上，形成局部過冷點并獲得石墨烯籽晶；

(2)保持SiC襯底溫度為1000℃，系統(tǒng)壓力為900mbar。在碳源氣體的供應(yīng)下，石墨烯將以SiC襯底上的籽晶為中心不斷長大，最終獲得大尺寸單晶石墨烯；

(3)生長過程結(jié)束后，通入氬氣，壓力控制在900mbar，緩慢降溫至700℃，停止通入氬氣，自然降溫，即得大尺寸單晶石墨烯。

實施例6：

一種在SiC采用點籽晶定位生長大面積石墨烯的方法，包括步驟如下：

(1)將SiC進行拋光、清洗后，平放于高溫CVD石墨烯生長爐內(nèi)的加熱器中，爐腔抽真空度為10^-3Pa，快速升溫至1300℃，升溫速率為10℃/min；通入高純氬氣和氫氣，流量分別為50sccm和40sccm，壓力控制在800mbar，然后緩慢升溫至1500℃，升溫速率為2℃/min，保溫10min，進行氫刻蝕；刻蝕結(jié)束后關(guān)閉氫氣，繼續(xù)通氬氣，然后緩慢降溫至1400℃，達到Si-C鍵開始斷裂的溫度，此時保溫10min，使SiC表面Si-C鍵部分?jǐn)嗔眩糠止枵舭l(fā)。

然后，在氬氣氛圍下降溫至1100℃，將鉑金的微細導(dǎo)熱探針放在SiC襯底上，形成以導(dǎo)熱探針為中心的局部過冷點，縱向溫度梯度10℃/cm，通入高純甲烷氣體和氫氣，氣體流量為10sccm和50sccm，壓力控制在800mbar。此時，將微細導(dǎo)熱探針放在SiC選定位置上，形成局部過冷點并獲得石墨烯籽晶；

(2)保持SiC襯底溫度為1100℃，系統(tǒng)壓力為800mbar。在碳源氣體的供應(yīng)下，石墨烯將以SiC襯底上的籽晶為中心不斷長大，最終獲得大尺寸單晶石墨烯；

(3)生長過程結(jié)束后，通入氬氣，壓力控制在800mbar，緩慢降溫至700℃，停止通入氬氣，自然降溫，即得大尺寸單晶石墨烯。

實施例7：

一種在SiC采用點籽晶定位生長大面積石墨烯的方法，包括步驟如下：

(1)將SiC進行拋光、清洗后，平放于高溫CVD石墨烯生長爐內(nèi)的加熱器中，爐腔抽真空度為10^-3Pa，快速升溫至1300℃，升溫速率為10℃/min；通入高純氬氣和氫氣，流量分別為50sccm和50sccm，壓力控制在900mbar，然后緩慢升溫至1500℃，升溫速率為2℃/min，保溫10min，進行氫刻蝕；刻蝕結(jié)束后關(guān)閉氫氣，繼續(xù)通氬氣，然后緩慢降溫至1400℃，達到Si-C鍵開始斷裂的溫度，此時保溫10min，使SiC表面Si-C鍵部分?jǐn)嗔?，部分硅蒸發(fā)。

然后，在氬氣氛圍下降溫至1100℃，將鉑金的微細導(dǎo)熱探針放在SiC襯底上，形成以導(dǎo)熱探針為中心的局部過冷點，縱向溫度梯度5℃/cm，通入高純甲烷氣體和氫氣，氣體流量為10sccm和50sccm，壓力控制在900mbar。此時，將微細導(dǎo)熱探針放在SiC選定位置上，形成局部過冷點并獲得石墨烯籽晶。

(2)保持SiC襯底溫度為1100℃，系統(tǒng)壓力為900mbar。在碳源氣體的供應(yīng)下，石墨烯將以SiC襯底上的籽晶為中心不斷長大，最終獲得大尺寸單晶石墨烯；

(3)生長過程結(jié)束后，通入氬氣，壓力控制在900mbar，緩慢降溫至700℃，停止通入氬氣，自然降溫，即得大尺寸單晶石墨烯。

對比例

如實施例2所述，不同的是，不使用微細導(dǎo)熱探針放在SiC襯底的一定位置上，使得該位置局部過冷；

步驟如下：

(1)將SiC進行拋光、清洗后，平放于高溫CVD石墨烯生長爐的石墨加熱器中；高溫CVD生長爐腔抽真空度為10^-3Pa，快速升溫至1300℃，升溫速率為10℃/min；通入高純氬氣和氫氣，流量分別為50sccm和50sccm，壓力控制在800mbar，然后緩慢升溫至1500℃，升溫速率為2℃/min，保溫10min，進行氫刻蝕；刻蝕結(jié)束后關(guān)閉氫氣，繼續(xù)通氬氣，緩慢升溫至1550℃，保溫20min，完成石墨烯的生長。

(2)生長完成后，繼續(xù)通氬氣，流量為50sccm，壓力控制在900mbar，快速降溫至600℃，降溫速率為100℃/min；關(guān)閉氣源和高溫CVD生長爐，停止加熱，自然降溫到室溫。

本對比例中，在SiC襯底上生長的石墨烯的拉曼圖譜如圖7所示，2D峰(2700cm^-1)的半峰寬較寬，I_2D/I_G值較大，石墨烯層數(shù)為3～5層。

對比圖6、7可知，本發(fā)明通過控制SiC某一位置上的溫度梯度，使得襯底上某一位置過冷，實現(xiàn)石墨烯單一成核生長，獲得的石墨烯質(zhì)量較好，石墨烯為均勻的單、雙層，有利于微電子器件應(yīng)用。