本申請是申請?zhí)枮?014102748784、發(fā)明創(chuàng)造名稱“用于處理載體的方法和電子部件”的專利申請的分案申請。

各個(gè)實(shí)施例一般涉及用于處理載體的方法，以及電子部件。

背景技術(shù)：

一般地，利用半導(dǎo)體行業(yè)的典型處理，形成很薄的材料層，例如，具有層厚在納米級，或者甚至層厚小于1納米的材料層非常有挑戰(zhàn)性。然而，對電子器件和集成電路技術(shù)來說，所謂的二維材料非常有吸引力。例如，包括成六邊形布置的一層碳原子的石墨烯具有優(yōu)良的電子特性，使例如具有增加的響應(yīng)和/或開關(guān)行為的晶體管的制造成為可能。此外，與對應(yīng)的塊體材料相比，超薄的材料層具有增強(qiáng)的特性。于是，二維材料對于微電子學(xué)，例如，對于開發(fā)各種類型的傳感器、晶體管等而言可能很重要，其中富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)可能是把這些二維材料并入到微芯片中以用于模擬普通的硅技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在各個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于處理載體的方法。所述用于處理載體的方法可包括：在載體上形成第一催化金屬層；在第一催化金屬層上形成源層；在源層上形成第二催化金屬層，其中第二催化金屬層的厚度大于第一催化金屬層的厚度；隨后進(jìn)行退火，以使得能夠進(jìn)行材料從源層的擴(kuò)散，從而由源層的擴(kuò)散材料形成與載體的表面鄰接的界面層。

附圖說明

附圖中，相同的附圖標(biāo)記貫穿不同的視圖一般提及相同的部分。附圖不一定是按比例的，相反，一般地重點(diǎn)被放在圖解本發(fā)明的原理上。在下面的描述中，參照下面的附圖來描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，附圖中：

圖1示出按照各個(gè)實(shí)施例的用于處理載體的方法的示例性流程圖；

圖2a-2f分別示出按照各個(gè)實(shí)施例，在用于處理載體的方法期間的各個(gè)處理階段的載體；

圖3a和3b分別示出按照各個(gè)實(shí)施例，在用于處理載體的方法期間的各個(gè)處理階段的圖案化載體；

圖4a-4c分別示出按照各個(gè)實(shí)施例，在用于處理載體的方法期間的各個(gè)處理階段的載體；

圖5a和5b分別示出按照各個(gè)實(shí)施例，在用于處理載體的方法期間的各個(gè)處理階段的圖案化載體；以及

圖6示出注入塊體鎳材中的碳的示例性離子注入分布圖。

具體實(shí)施方式

下面的詳細(xì)描述提及隨附的附圖，所述附圖以圖解方式示出其中可實(shí)踐本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)和實(shí)施例。

下面的詳細(xì)描述提及隨附的附圖，所述附圖以圖解方式示出其中可實(shí)踐本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)和實(shí)施例。足夠詳細(xì)地描述了這些實(shí)施例，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明?？梢栽诓幻撾x本發(fā)明的范圍的情況下利用其它的實(shí)施例，并且可以作出結(jié)構(gòu)、邏輯和電氣改變。各個(gè)實(shí)施例不一定相互排斥，因?yàn)橐恍?shí)施例可以與一個(gè)或更多的其它實(shí)施例結(jié)合，從而形成新的實(shí)施例。關(guān)于各種方法描述了各個(gè)實(shí)施例，并且關(guān)于各種器件描述了各個(gè)實(shí)施例。然而，可以明白關(guān)于各種方法描述的各個(gè)實(shí)施例可類似地應(yīng)用于各種器件，反之亦然。

這里，用語“示例性”被用于意味“充當(dāng)例子、實(shí)例或圖解”。這里描述成“示例性”的實(shí)施例或設(shè)計(jì)不一定被解釋成優(yōu)于或者比其它實(shí)施例或設(shè)計(jì)有利。

用語“至少一個(gè)”和“一個(gè)或更多個(gè)”可被理解成包括大于或等于1的任意整數(shù)，即1、2、3、4等。

用語“多個(gè)”可被理解成包括大于或等于2的任意整數(shù)，即2、3、4、5等。

這里用于描述在側(cè)面或表面之上形成特征，例如層的詞語“在…之上”可用于意味直接地在所暗指的側(cè)面或表面上，例如，與所暗指的側(cè)面或表面直接接觸地形成所述特征，例如所述層。這里用于描述在側(cè)面或表面之上形成特征，例如層的詞語“在…之上”可用于意味著在暗指的側(cè)面或表面和形成的層之間布置另外的一層或更多層的情況下，間接地在所暗指的側(cè)面或表面上形成所述特征，例如所述層。

用語“耦接”或“連接”可包括間接“耦接”或“連接”和直接“耦接”或“連接”這兩者。

一般地，材料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)并不排他地由其晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分限定。由于材料的表面的物理性質(zhì)，例如電性質(zhì)(例如，能帶結(jié)構(gòu))不同于塊體材料的物理性質(zhì)，因此有關(guān)某層或某個(gè)區(qū)域的物理性質(zhì)可能存在巨大的差異，如果所述層或區(qū)域的至少一個(gè)空間擴(kuò)展可被減少到納米級或者甚至亞納米級的話。在這種情況下，形成所述層或區(qū)域的相應(yīng)材料的表面性質(zhì)可支配所述層或區(qū)域的特性(例如，物理和化學(xué)性質(zhì))。在限制情況下，層或區(qū)域的至少一維可具有幾埃的空間擴(kuò)展，所述幾埃的空間擴(kuò)展可能是相應(yīng)材料的正好一個(gè)單層的原子的空間擴(kuò)展。所述單層可以是具有橫向擴(kuò)展，和垂直于所述橫向擴(kuò)展的層厚(或高度)的層，該層包括多個(gè)原子(或分子)，其中該層具有一個(gè)單原子(或分子)的厚度(或高度)。換句話說，材料的單層可以不具有(沿著厚度或高度方向)布置在彼此之上的相同原子(或分子)。

按照各個(gè)實(shí)施例，存在幾種固有地形成單層(所謂的自組裝單層)的不同材料，這些材料可被提及為二維材料，或者更準(zhǔn)確地，被提及為結(jié)構(gòu)二維材料。此外，這種結(jié)構(gòu)二維材料的典型代表是由碳原子的六邊形二維布置(所謂的蜂窩結(jié)構(gòu))組成的石墨烯。按照各個(gè)實(shí)施例，石墨烯可被提及為石墨烯片或石墨烯層。結(jié)構(gòu)二維材料的另一個(gè)代表可以是氫化石墨烯(石墨烷)，或者部分氫化石墨烯。在純石墨烯片中，可以利用雜化(雜化原子軌道)，描述碳原子的結(jié)構(gòu)布置和鍵聯(lián)，其中在這種情況下，碳原子是sp²-雜化，這意味碳原子的共價(jià)鍵合形成六邊形二維層，六邊形單層。在氫化石墨烯或石墨烷中，碳原子可以是sp³-雜化，或sp²-雜化和sp³-雜化的混合，其中為sp³-雜化的碳原子連接到氫原子，形成片狀(二維)結(jié)構(gòu)。

這里所提及的結(jié)構(gòu)二維材料可以是沿著形成片狀結(jié)構(gòu)或二維結(jié)構(gòu)的兩個(gè)空間方向，具有共價(jià)鍵合（例如，自組裝）的層，其中結(jié)構(gòu)二維材料可不具有與在片狀結(jié)構(gòu)外的其它原子的共價(jià)鍵合。這里所提及的結(jié)構(gòu)二維材料可以是由材料的單層組成的層。這里所提及的結(jié)構(gòu)二維材料可以是由材料的雙層組成的層。

典型的三維材料，例如金屬塊體材料可具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，取決于材料的橫向擴(kuò)展，例如，材料的單層或超薄層可具有和相同材料的塊體不同的性質(zhì)。因?yàn)轶w積與表面積之比改變，三維材料的單層或超薄層可具有和更厚層的該材料不同的性質(zhì)。于是，薄層材料的性質(zhì)可能因?yàn)樵黾拥膶雍穸榷跤诓牧系膲K體性質(zhì)。

相反，包括結(jié)構(gòu)二維材料（例如，石墨烯、石墨烷、硅烯、鍺烯）的層可與層厚無關(guān)地保持其物理和化學(xué)性質(zhì)，例如，結(jié)構(gòu)二維材料的單層可具有和布置在彼此之上的多個(gè)單層相同的性質(zhì)，因?yàn)楦鲗涌梢曰旧喜幌嗷ヱ罱?，例如，因?yàn)樵诮Y(jié)構(gòu)二維材料的各層之間，可以不存在共價(jià)、離子和/或金屬鍵合。按照各個(gè)實(shí)施例，多個(gè)石墨烯層或片可以彼此弱耦接(例如，借助范德瓦爾斯相互作用)。

如這里所描述那樣的保形層沿著與另一個(gè)物體的界面，可僅僅表現(xiàn)出的小的厚度變化，例如，保形層沿著所述界面的形態(tài)的邊緣、臺階或其它要素，僅僅表現(xiàn)出小的厚度變化。覆蓋基體或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的表面(例如，直接接觸)的單層材料可被視為保形層。覆蓋基體或基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(例如，直接接觸)的表面的結(jié)構(gòu)二維材料的單層或雙層可被視為保形層。

如這里描述，結(jié)構(gòu)二維材料可表現(xiàn)出獨(dú)特的物理和/或化學(xué)性質(zhì)。例如，石墨烯可以是半導(dǎo)體(例如，零帶隙半導(dǎo)體)，或者具有很高的電荷載流子遷移率(例如，在電絕緣基板上，在約40000到約200000cm²/vs的范圍內(nèi))的半金屬。此外，石墨烯可具有其它獨(dú)特的性質(zhì)(電、機(jī)械、磁、熱、光等)，使石墨烯引起電子行業(yè)關(guān)注(例如，用在傳感器(氣體傳感器、磁傳感器)中，作為電極，用在晶體管中，以及作為量子點(diǎn)等)。然而，利用石墨烯以及其它有前景的結(jié)構(gòu)二維材料可能包括設(shè)置在電絕緣基板上，例如，二氧化硅中的一個(gè)或更多個(gè)石墨烯層(例如，石墨烯單層，例如，石墨烯雙層，例如，石墨烯多層)。

按照各個(gè)實(shí)施例，提供一種用于處理載體的方法，所述方法可用于在任意基板上形成結(jié)構(gòu)二維層。按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法可用于形成材料的單層，例如石墨烯單層或石墨烯片。按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法可用于形成材料的雙層，例如，石墨烯雙層。按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法可用于形成包括多個(gè)石墨烯片的層疊。按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法可用于形成包括結(jié)構(gòu)二維材料，例如石墨烯的層。按照各個(gè)實(shí)施例，這里描述的用于處理載體的方法可使得能夠進(jìn)行包括電絕緣基板上(或者在任意基板上，因?yàn)樵撎幚聿痪窒抻谔囟ǚN類的基板)的結(jié)構(gòu)二維材料的層(例如，一個(gè)或更多個(gè)石墨烯層或石墨烯片)的簡單、可控、可再現(xiàn)、穩(wěn)定并且成本高效的制造。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，這里描述的用于處理載體的方法可允許處理大的面積(例如，大于1mm²)和/或處理結(jié)構(gòu)化(圖案化)基板。換句話說，這里描述的用于處理載體的方法可允許制造包括具有大的橫向擴(kuò)展和/或覆蓋載體的大的面積的結(jié)構(gòu)二維材料的層。此外，這里描述的用于處理載體的方法可減少或者可防止在載體之上形成的結(jié)構(gòu)二維材料中的折疊和/或皺折的形成。此外，這里描述的用于處理載體的方法可使得能夠進(jìn)行易于適合于或用于各種電絕緣基板和/或?qū)щ娀宓目焖僦圃焯幚?。于是，這里描述的用于處理載體的方法可避開和/或解決制造石墨烯單層、石墨烯雙層和/或石墨烯多層中的實(shí)際問題。此外，這里描述的用于處理載體的方法可適合于制造其它結(jié)構(gòu)二維層，例如，硅烯層、鍺烯層等。

用于電絕緣基板上的石墨烯的普通制造方法可包括碳從金屬(例如，鎳)的偏析，其中在高溫下，碳可溶解在基板上的金屬層中，以使得金屬能夠溶解碳，其中在金屬層冷卻下來的時(shí)候碳偏析。由于通過利用例如碳離子注入，或者在高溫下分解含碳材料，可在普通處理中提供碳，因此可在金屬的表面(遠(yuǎn)離金屬與基板的界面)實(shí)質(zhì)地引入碳，這可造成在金屬層的表面，而不是在與基板的界面的石墨烯的優(yōu)先形成(偏析)。這會引起例如可能難以利用普通處理，例如利用蝕刻去除金屬，露出石墨烯層的問題，因?yàn)樵诮饘賹拥谋砻娴氖┬纬蓵殡S有在石墨烯之下的一個(gè)或更多個(gè)碳化物相的形成。于是，例如利用普通處理蝕刻金屬層以露出在對于基板的界面處的石墨烯層可能是困難的，并且可能包括利用附加的復(fù)雜蝕刻處理(例如，利用含氧氣氛中的等離子體蝕刻，或者高溫(大于500℃)下的含氧氣氛中的熱蝕刻)，去除在金屬層表面的上部石墨烯層。此外，難以去除在金屬層之上或之內(nèi)發(fā)生一個(gè)或更多個(gè)碳化物相，并且均勻地去除發(fā)生一個(gè)或更多個(gè)碳化物相可能是困難和/或甚至不可能的，這會引起去除金屬層和露出在基板的表面形成的石墨烯層方面的問題。

按照各個(gè)實(shí)施例，這里描述的用于處理載體的方法還可防止在金屬層之上的碳化物相的形成和/或石墨烯偏析，造成石墨烯層(單層、雙層或多層)的增強(qiáng)沉積處理。

各個(gè)實(shí)施例例示地提供一種用于在電絕緣基板上制造純石墨烯層(或者石墨烯片)的方法，其中電絕緣基板也可以是具有電絕緣表面(或表面層)的圖案化基板。換句話說，在電絕緣基板上，可形成石墨烯層(單層、雙層、三層等)，以使得石墨烯層可不接觸金屬，或者不接觸導(dǎo)電材料。于是，石墨烯層的電性質(zhì)例如可不受鄰接金屬或者鄰接導(dǎo)電材料影響。按照各個(gè)實(shí)施例，這里描述的用于處理載體的方法可允許借助碳從布置在基板上的金屬層的偏析，受控地在介電基板的表面上形成石墨烯層，從而避免金屬層表面上的碳化物相的形成和不想要的碳偏析。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，可提供一種用于在電絕緣基板上，制造純石墨烯層(或石墨烯片)的方法，所述方法可允許通過控制碳的氫含量，催化金屬的氫含量，和用于形成石墨烯層的退火氣氛的氫含量至少之一，受控地形成單層石墨烯和/或多層石墨烯。

圖1示意地示出按照各個(gè)實(shí)施例的用于處理載體的方法100的流程圖。按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法100包括：在110，在載體上形成第一催化金屬層；在120，在第一催化金屬層上形成源層；在130，在源層上形成第二催化金屬層，其中第二催化金屬層的厚度可大于第一催化金屬層的厚度；和在140，隨后進(jìn)行退火，以使得能夠進(jìn)行源層的材料的擴(kuò)散，從而由源層的擴(kuò)散材料形成與載體的表面鄰接的界面層。

按照各個(gè)實(shí)施例，進(jìn)行退火可包括使載體退火，其中在載體之上形成的一層或更多層也可被退火。按照各個(gè)實(shí)施例，進(jìn)行退火可包括使在載體之上形成的一層或更多層退火。按照各個(gè)實(shí)施例，進(jìn)行退火可包括進(jìn)行退火處理，或者可包括退火處理。換句話說，退火可以是這里描述的退火處理。

按照各個(gè)實(shí)施例，在進(jìn)行退火140期間形成的界面層可以是包括結(jié)構(gòu)二維材料的層。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，在進(jìn)行退火140期間形成的界面層可以是具有二維晶體結(jié)構(gòu)的材料的單層。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，在進(jìn)行退火140期間形成的界面層可以是具有二維晶體結(jié)構(gòu)的材料的雙層。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，在進(jìn)行退火140期間形成的界面層可以是具有二維晶體結(jié)構(gòu)的材料的多層。換句話說，方法100可包括在140，隨后進(jìn)行退火，以使得能夠進(jìn)行源層的材料的擴(kuò)散，從而由源層的擴(kuò)散材料形成與載體的表面鄰接的界面層，所述界面層是包括結(jié)構(gòu)二維材料的層，具有二維晶體結(jié)構(gòu)的材料的單層，具有二維晶體結(jié)構(gòu)的材料的雙層，和具有二維晶體結(jié)構(gòu)的材料的多層中的至少一種。按照各個(gè)實(shí)施例，具有二維晶體結(jié)構(gòu)的材料可包括以下一組材料中的至少一種材料：石墨烯、石墨烷、硅烯、硅烷、鍺烯、鍺烷，或者以六邊形平面晶格結(jié)構(gòu)結(jié)晶的其它材料，例如，六邊形氮化硼片、分層的金屬硫?qū)倩锖头謱拥倪^渡金屬二硫?qū)倩铩?/p>

按照各個(gè)實(shí)施例，源層可包括用于形成界面層的源材料。按照各個(gè)實(shí)施例，催化金屬層可包括用于溶解和偏析源層的源材料的催化材料或者金屬。

按照各個(gè)實(shí)施例，形成層，例如金屬層，比如包括催化金屬的金屬層，例如半導(dǎo)體層，比如包括碳、硅、鍺等的層可包括在半導(dǎo)體行業(yè)中使用的分層處理，例如cvd處理或pvd處理。

按照各個(gè)實(shí)施例，化學(xué)氣相沉積處理(cvd處理)可包括各種變形，例如常壓cvd(apcvd)、低壓cvd(lpcvd)、超高真空cvd(uhvcvd)、等離子體增強(qiáng)cvd(pecvd)、高密度等離子體cvd(hdpcvd)、遠(yuǎn)距離等離子體增強(qiáng)cvd(rpecvd)、原子層沉積(ald)、原子層cvd(alcvd)、氣相外延(vpe)、金屬有機(jī)cvd(mocvd)、混合物理cvd(hpcvd)等。按照各個(gè)實(shí)施例，利用lpcvd、ald或原子層cvd(或利用pvd處理)，可以沉積碳、硅、鍺、鎳、鈷、鐵、釕、銠、鉑、銥、銅、金、銀、鉭、氮化鈦、氮化硅等。按照各個(gè)實(shí)施例，物理氣相沉積可包括各種變形，例如磁控濺射(ac-濺射，dc-濺射)、離子束濺射(ibs)、反應(yīng)濺射、高功率脈沖磁控濺射(hipims)、真空蒸發(fā)、分子束外延(mbe)等。

按照各個(gè)實(shí)施例，可利用例如光刻處理(包括涂覆光刻膠、使光刻膠曝光，和使光刻膠顯影)，和蝕刻處理(例如，利用蝕刻化學(xué)物質(zhì)的濕法蝕刻處理或利用例如等離子體蝕刻、反應(yīng)等離子體蝕刻、離子束銑等的干法蝕刻處理)，使層或載體(基板)圖案化。此外，使層或載體(基板)圖案化可包括涂覆掩模層(例如，硬掩模層或軟掩模層)，使掩模圖案化，從而露出底層或載體，和有選擇地蝕刻底層或載體。此外，圖案化處理還可包括光刻膠剝離，例如，在進(jìn)行了蝕刻處理之后。

按照各個(gè)實(shí)施例，進(jìn)行退火(例如，使載體上的層疊退火)可包括載體或者載體上的層疊的熱處理。按照各個(gè)實(shí)施例，可利用直接接觸加熱，例如借助加熱板，或者利用輻射加熱，例如借助激光或者借助一盞或多盞燈，進(jìn)行載體(晶片、基板等)或者載體上的層疊的加熱。按照各個(gè)實(shí)施例，可利用例如激光加熱器或者燈加熱器，在真空條件下進(jìn)行退火處理(例如，進(jìn)行退火)。退火處理的參數(shù)可以是加熱速率、退火溫度、退火持續(xù)時(shí)間、冷卻速率，以及在可在氣體氣氛中進(jìn)行退火處理的情況下的退火氣體的化學(xué)成分和退火氣體的氣壓。

按照各個(gè)實(shí)施例，如這里描述的催化金屬可參與界面層的形成，例如，作為催化金屬層的鎳可允許在載體和催化金屬層之間的界面，形成石墨烯層，其中催化金屬可以根本不與碳化學(xué)反應(yīng)。按照各個(gè)實(shí)施例，為了處理源材料(例如，硅、碳、鍺)，對應(yīng)的催化金屬可以是在高溫下可溶解源材料的任何材料，其中在室溫下，可以不存在穩(wěn)定相(包括源材料和催化金屬)，以使得源材料可再次從催化金屬偏析。按照各個(gè)實(shí)施例，方法100中使用的催化金屬適合于要被處理的源材料。

圖2a示出在用于處理載體的方法100的初始處理階段的具有上表面202a的載體202。按照各個(gè)實(shí)施例，載體可以是晶片、基板、或者可以是適合于進(jìn)行方法100的相應(yīng)分層處理(110、120、130)和退火處理(140)的任何其它種類的載體，例如，載體可以是被覆金屬帶或者已處理過的晶片。按照各個(gè)實(shí)施例，載體可具有定義橫向方向203的主處理表面202a，例如如圖2a-2f中所示。按照各個(gè)實(shí)施例，載體可具有垂直于橫向方向203，例如，垂直于載體202的主處理表面202a的厚度方向201。

載體202可以是可用各種半導(dǎo)體材料，包括硅、鍺、iii族到v族元素，或者其它種類(包括例如聚合物)的半導(dǎo)體材料制成的基板(例如，晶片基板)，不過在另一個(gè)實(shí)施例中，也可以使用其它適當(dāng)?shù)牟牧?。在各個(gè)實(shí)施例中，基板可以用硅(摻雜或非摻雜)制成，在替換實(shí)施例中，基板可以是絕緣體上硅(soi)晶片。作為一種替換方案，任何其它適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材料可以用于基板，例如，半導(dǎo)體化合物材料，諸如碳化硅(sic)、氮化鎵(gan)、砷化鎵(gaas)、磷化銦(inp)，還有任何適當(dāng)?shù)娜雽?dǎo)體化合物材料或四元半導(dǎo)體化合物材料，比如銦鎵砷化物(ingaas)。此外，在各個(gè)實(shí)施例中，基板202可用介電材料制成，或者包括介電材料(電絕緣材料)，諸如二氧化硅(sio2)、氮化硅(si3n4)、碳化硅(sic)、氧化鋁(al2o3)、氧化鉿(hfo2)或者二氧化鋯(zro2)。

圖2b示例性地示出在進(jìn)行了方法100的處理110之后，例如在載體202上形成了第一催化金屬層204之后的載體202的示意橫截面圖或者側(cè)視圖。

按照各個(gè)實(shí)施例，載體202的表面202a(例如，載體202的主處理表面202a)可以至少部分地覆蓋有第一催化金屬層204。此外，第一催化金屬層204可以直接接觸載體，如圖2b中所示。按照各個(gè)實(shí)施例，第一催化金屬層204可以沉積在載體202的整個(gè)表面202a之上，例如，覆蓋大于幾平方毫米的載體202的表面積，例如，覆蓋大于幾平方厘米的載體202的表面積，例如，覆蓋從約1mm²到2000cm²的范圍的載體202的表面積，例如，覆蓋從約1mm²到1000cm²的范圍的載體202的表面積。按照各個(gè)實(shí)施例，應(yīng)用如這里描述的方法100不局限于特定尺寸的載體，只要可實(shí)現(xiàn)分層處理和退火處理即可。

按照各個(gè)實(shí)施例，第一催化金屬層204可具有從約5nm到約100nm的范圍，例如，從約5nm到約50nm的范圍的厚度(例如，沿著方向201的橫向擴(kuò)展)。此外，第一催化金屬層204可包括下述一組材料中的至少一種材料：過渡金屬，例如，鎳、鈷、鐵、釕、銠、鉑、銥，或者在這里描述的方法100的處理120期間，可以允許溶解和偏析在催化金屬層204上形成的源層206的源材料的任何其它材料。

載體202可以是電絕緣載體，或者可以至少包括電絕緣表面層或表面區(qū)域。載體202可以是導(dǎo)電載體，如果特定應(yīng)用期望這樣的話。換句話說，這里描述的方法100可以不限于特定種類的基板。

圖2c示例性地示出在進(jìn)行了方法100的處理110和處理120之后，例如，在載體202上形成了第一催化金屬層204之后，和在第一催化金屬層204上形成了源層206之后的載體202的示意橫截面圖或側(cè)視圖。

按照各個(gè)實(shí)施例，第一催化金屬層204的表面204a可以至少部分覆蓋有源層206。此外，源層206可直接接觸第一催化金屬層204，如圖2c中所示。按照各個(gè)實(shí)施例，可在第一催化金屬層204的整個(gè)表面204a上，形成(或沉積)源層206。于是，第一催化金屬層204的橫向擴(kuò)展(例如，沿著橫向方向203，或者例如沿著與載體202的表面202a平行的方向的擴(kuò)展)可以和源層206的橫向擴(kuò)展相同。

按照各個(gè)實(shí)施例，源層206可以具有從約0.2nm到約10nm，例如，從約0.34nm到約10nm的范圍的厚度。此外，源層206可包括以下一組材料中的至少一種材料：硅、碳、鍺、硼、鎵、硒、或者如這里描述那樣可與包括在催化金屬層204中的催化金屬結(jié)合而允許溶解和偏析的任何其它材料。

在第一催化金屬層204上形成源層206可包括在第一催化金屬層204上，形成碳層206，或者形成包括碳和/或氫的層206。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，在第一催化金屬層204上形成源層206可包括在第一催化金屬層204上，形成硅層206，或者形成包括硅和/或氫的層206。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，在第一催化金屬層204上形成源層206可包括在第一催化金屬層204上，形成鍺層206，或者形成包括鍺和氫中至少一個(gè)的層206。在第一催化金屬層204上形成的源層206可包括要被處理的材料，例如，要被溶解在如這里描述的催化金屬層204、208的催化金屬中的材料。此外，在第一催化金屬層204之上形成的源層206可包括如這里描述，用以在進(jìn)行了退火處理140之后和/或在退火處理140期間形成界面層，例如，形成結(jié)構(gòu)二維材料的材料。

圖2d示例性地示出在進(jìn)行了方法100的處理110、處理120和處理130之后，例如，在載體202上形成了第一催化金屬層204之后，在第一催化金屬層204上形成了源層206之后，和在源層206上形成了第二催化金屬層208之后的載體202的示意橫截面圖或側(cè)視圖。

按照各個(gè)實(shí)施例，源層206的表面206a可至少部分覆蓋有第二催化金屬層208。此外，第二催化金屬層208可以直接接觸源層206，如圖2d中所示。按照各個(gè)實(shí)施例，第二催化金屬層208可沉積在源層206的整個(gè)表面206a之上。于是，第二催化金屬層208的橫向擴(kuò)展(例如，沿著橫向方向203，或者例如沿著與載體202的表面202a垂直的方向的擴(kuò)展)可以和源層206的橫向擴(kuò)展相同。

第二催化金屬層208具有在約2nm到約5μm范圍內(nèi)，例如在約10nm到1μm范圍內(nèi)的厚度。此外，第二催化金屬層208可包括下述一組材料中的至少一種材料：過渡金屬，例如鎳、鈷、鐵、釕、銠、鉑、銥，或者如這里描述那樣可以允許溶解和偏析在催化金屬層204、208之間形成的源層206的材料的任何其它材料。第二催化金屬層208的厚度可大于第一催化金屬層204的厚度，例如，第二催化金屬層208和第一催化金屬層204的層厚之比可以大于約1，例如，大于約1.5，例如，大于約2，例如，大于約4，例如，在約1.5到20的范圍內(nèi)。于是，按照各個(gè)實(shí)施例，源層206的材料的偏析可發(fā)生在載體的表面202a，因?yàn)樵磳?06的源材料到第二催化金屬層208的表面208a的擴(kuò)散距離201a可大于源層206的源材料到載體202的表面202a的擴(kuò)散距離201b，并且偏析可一般發(fā)生在表面208a或者載體202的表面202a。

如圖2d中圖解那樣，方法100可包括形成包括要被處理的材料(源材料)的層疊207a，所述源材料被布置在例如介于包括催化金屬的兩層204、208之間的層206中。第一催化金屬層204和第二催化金屬層208可包括相同的催化材料或催化金屬。催化金屬還可包括適合于溶解和偏析層206的要被處理材料的任何催化材料，例如，包括以下材料至少之一：催化化合物、鎳化合物、鈷化合物、銥化合物、催化金屬間化合物、催化合金、鎳合金、鈷合金、銥合金等。催化金屬可允許源層206的源材料擴(kuò)散通過催化金屬層，例如，擴(kuò)散通過第一催化金屬層204。

圖2e示例性地示出在進(jìn)行了方法100的處理110、處理120、處理130和處理140之后，例如，在載體202上形成了第一催化金屬層204之后，在第一催化金屬層204上形成了源層206之后和在源層206上形成了第二催化金屬層208之后，并且在進(jìn)行了退火處理之后的載體202的示意橫截面圖或側(cè)視圖。按照各個(gè)實(shí)施例，進(jìn)行退火(例如，退火處理)可至少包括：其中載體可被加熱到想要的退火溫度的加熱處理；其中可以使載體經(jīng)受想要的退火持續(xù)時(shí)間的受熱的熱處理；和其中載體可被冷卻將至室溫的冷卻處理。

可進(jìn)行退火，以使得能夠進(jìn)行源層206的材料的擴(kuò)散，從而形成與載體202的表面202a鄰接的界面層210，其中界面層210可包括源層206的擴(kuò)散材料。如圖2e中所示，在進(jìn)行了退火處理之后，可在載體202的表面202a之上形成界面層210，其中界面層210可覆蓋有至少包括第一催化金屬層204和第二催化金屬層208的剩余催化材料的催化材料層212(剩余催化金屬層212)。

在退火期間，退火層疊207a可被變換成界面層210和催化材料層212。

在退火處理的加熱處理和/或熱處理期間，源層206的源材料可溶解在催化金屬層204、208內(nèi)。在退火處理的加熱處理和/或熱處理期間，源層206的源材料可能會不均勻地?cái)U(kuò)散到催化金屬層204、208中。與在接近催化金屬層的表面的第二區(qū)域中相比，在接近載體的第一區(qū)域中，在退火處理的加熱處理和/或熱處理期間的源材料的濃度可能更大?？扇芙庠诖呋饘賹?04、208內(nèi)的源材料的量可以由源層206的相應(yīng)層厚限定。可溶解在催化金屬層204、208內(nèi)的源材料的濃度，和源材料在催化金屬層204、208內(nèi)的分布可由源層206的厚度，及第一催化金屬層204和第二催化金屬層208的相應(yīng)厚度來限定和/或影響。

此外，在退火的冷卻處理器期間，溶解在催化金屬層204、208內(nèi)的源材料可以從催化金屬層204、208偏析(化學(xué)偏析或分離)，從而形成與載體202的表面202a鄰接的界面層210。由于從層疊207a的源層206到載體202的表面202a的距離201b可以小于從層疊207a的源層206到催化金屬層208的表面208a的距離201a，因此在退火期間和/或在進(jìn)行了退火之后，溶解在催化金屬層204、208內(nèi)的源層206的材料可以不在催化金屬層212的表面212a偏析。于是，在隨后進(jìn)行的蝕刻處理中，可以去除剩余的催化金屬層212。此外，由于源層206的源材料(例如，碳)可被布置在載體202的表面202a附近，因此可以阻止包括來自源層206的源材料(例如，碳)和來自催化金屬層204、208的材料(例如，鎳)的第二相(例如，碳化鎳)的形成。

此外，通過利用布置在源層206上面，或者布置在源層206和第二催化金屬層208之間的擴(kuò)散阻擋層，可增強(qiáng)這種效果。由于可以顯著減少或者可以阻止一種或更多種碳化物相的相形成，因此利用蝕刻處理，可容易地去除剩余的催化材料層212。替換地，第二催化金屬層208可被配置成擴(kuò)散阻擋層。

在進(jìn)行方法100的時(shí)候，可以把氫引入源層206中，這可改變退火處理之后的界面層210的性質(zhì)。在進(jìn)行方法100的時(shí)候，可把氫至少引入一個(gè)催化金屬層204、208中，這可改變退火處理之后的界面層210的性質(zhì)。

圖2f示出如參照圖2e所描述那樣，在進(jìn)行了方法100的處理110、處理120、處理130和處理140之后的載體202的示意橫截面圖或側(cè)視圖，在附加的處理中，可以去除剩余的催化材料層212。

參照圖2f，用于處理載體202的方法100還可包括在進(jìn)行了退火之后，去除剩余的催化材料層212，以使得可以露出或者至少部分露出界面層210。界面層210可以排它地由在方法100的處理120中，沉積在第一催化金屬層204上的源材料組成。

如這里描述那樣，方法100可用于形成石墨烯片，例如，石墨烯單層，例如，石墨烯雙層，例如，石墨烯多層。于是，可在載體202上形成第一催化金屬層204，第一催化金屬層204包括以下金屬或者由以下金屬中的至少一種組成：鎳、鈷、鐵、釕、銠、鉑、銥。第一催化金屬層204可具有約20nm的厚度，并且可利用cvd處理或pvd處理來沉積。隨后，可在第一催化金屬層204上，例如在鎳層204上形成碳層206。碳層206可具有約1nm的厚度，可利用cvd處理或pvd處理來沉積。碳層206還可包括受控量的氫，所述氫可在碳層206的沉積期間，或者在之后的氫化處理中被引入到碳層206中。碳層206可以是用于在退火處理期間，形成石墨烯片210的碳源。隨后，可在碳層206上形成第二催化金屬層208，第二催化金屬層208包括以下金屬或者由以下金屬中的至少一種組成：鎳、鈷、鐵、釕、銠、鉑、銥。第一和第二催化金屬層204、208可包括或者可由相同的材料，例如鎳組成。第二催化金屬層208可具有約100nm的厚度，并且可利用cvd處理或pvd處理來沉積。

在退火處理中，可以使例如包括設(shè)置在這兩個(gè)催化鎳層204、208之間的碳層206的層疊207a退火。可以利用從約0.1°k/s到約50°k/s的范圍內(nèi)的加熱速率，把包括層疊207a的載體202加熱到從約600℃到約1100℃的范圍的退火溫度。退火持續(xù)時(shí)間可以在從約為1分鐘到約60分鐘(或者甚至長于60分鐘)的范圍內(nèi)。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，冷卻速率可以在從約為0.1°k/s到約50°k/s的范圍內(nèi)。

在退火處理(例如，處理140)期間，碳層206可以被分解，因?yàn)樵磳?06的碳可以擴(kuò)散到(或者可以溶解在)催化金屬層204、208中?？梢赃x擇催化金屬，以使得例如至少在某個(gè)成分和溫度范圍中，催化金屬可不形成包括碳的穩(wěn)定相。于是，在載體202的冷卻期間，溶解在催化材料層中的碳可以從催化材料層偏析。由于可把碳引入到在載體202附近的催化材料層中，因此，碳可以排它地在載體202和催化材料層212之間的界面處，例如在載體202的表面202a處偏析。在冷卻期間，從催化材料層212偏析的碳可形成石墨烯單層210，例如，石墨烯片210。此外，在冷卻期間，從催化材料層212偏析的碳可形成石墨烯雙層，例如，包括堆疊在彼此之上的兩個(gè)石墨烯單層的石墨烯層210。此外，在冷卻期間，從催化材料層212偏析的碳可形成石墨烯多層，例如，包括堆疊在彼此之上的多個(gè)石墨烯單層的石墨烯層210。此外，方法100可允許碳單層、碳雙層或者碳多層的受控生長，這取決于在退火處理140之前引入碳層中的氫的量，或者在退火處理140期間，引入催化材料層212中的氫的量，或者在退火處理140期間，引入石墨烯層210中的氫的量。按照各個(gè)實(shí)施例，將氫引入碳層126可引起退火處理期間的石墨烯單層210的形成，其中在缺乏氫時(shí)可形成石墨烯雙層210或者石墨烯多層210。

可在真空條件下，例如在高真空下，進(jìn)行退火處理140。此外，在退火處理140期間，可以利用退火氣體，例如，氬氣(或者另一種惰性氣體)、氮?dú)?、氫氣、氨氣等中的至少一種。利用處理氣體(或者退火氣體)可允許在退火處理期間，把氫引入碳層206中，或者引入石墨烯片(石墨烯層)210中。

按照各個(gè)實(shí)施例，加氫的催化金屬預(yù)飽和可引起退火處理期間的石墨烯單層210的形成，其中在不加氫的催化金屬預(yù)飽和的情況下可形成石墨烯多層210。

可利用無氫的碳pvd處理來沉積碳層206。可利用可允許把受控量的氫引入碳層206中的碳pvd、等離子體增強(qiáng)cvd(pecvd)或熱cvd(lpcvd、apcvd)處理來沉積碳層206。

由于碳層206的碳(在退火期間)可在催化材料層212和載體之間的界面處，例如，在催化材料層212之下，例如，直接在載體202上，形成石墨烯片210，因此在隨后進(jìn)行的蝕刻處理中，可容易地去除剩余的催化材料層212。

此外，利用一種或更多種保形沉積處理，諸如lpcvd或ald，也可在一個(gè)或更多個(gè)三維結(jié)構(gòu)之上，例如，在布置在載體上的一個(gè)或更多個(gè)結(jié)構(gòu)元件之上，例如在例如如圖3a和3b中所示布置在載體中的一個(gè)或更多個(gè)凹槽之上，形成層疊207a。于是，方法100可允許在一個(gè)或更多個(gè)三維結(jié)構(gòu)之上形成石墨烯單層、石墨烯雙層和石墨烯多層中的一種。

此外，沉積在碳層206之上的擴(kuò)散阻擋層可協(xié)助在載體202和催化材料層212之間的界面處的石墨烯210的形成，如例如圖4a-4c中所示。擴(kuò)散阻擋層可阻止碳從碳層206擴(kuò)散到被退火的層疊207b的表面(或者催化材料層的表面)。

如這里所描述那樣的方法100可允許直接在載體202之上形成石墨烯片210，例如如圖2f中所示。如這里所描述那樣的方法100可允許借助先前溶解在催化金屬層中的碳從所述催化金屬層的不均勻偏析形成石墨烯片210。如這里所描述那樣的方法100可阻止或至少減少在石墨烯層210之上的催化材料層212內(nèi)的石墨烯和一個(gè)或更多個(gè)金屬碳化相的形成。于是，按照各個(gè)實(shí)施例，利用蝕刻處理，可容易地去除催化材料層212，從而露出直接布置在介電表面202a上的石墨烯片210，其中石墨烯片210可不接觸導(dǎo)電材料，以使得石墨烯片210的物理(電子)性質(zhì)不受把例如不想要的電荷載流子注入石墨烯片210中的鄰接導(dǎo)電層影響。

此外，在退火處理期間，或者在碳層206的形成期間，控制氫含量可允許控制形成石墨烯單層、石墨烯雙層或石墨烯多層的碳偏析。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法100還可以包括在形成第一催化金屬層204之前，或者在形成層疊207a之前，使載體202圖案化。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體202的方法100可允許在包括結(jié)構(gòu)二維材料的載體202上，形成保形界面層210。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體202的方法100可允許在圖案化的載體202上形成保形石墨烯片或石墨烯層210。

圖3a以橫截面圖或側(cè)視圖圖解按照各個(gè)實(shí)施例的圖案化載體202。按照各個(gè)實(shí)施例，圖案化載體202可包括一個(gè)凹槽或多個(gè)凹槽302a、302b、302c、302d。按照各個(gè)實(shí)施例，利用例如在半導(dǎo)體行業(yè)中通常進(jìn)行的圖案化處理，可在載體中形成所述一個(gè)凹槽或多個(gè)凹槽302a、302b、302c、302d。此外，在載體202中形成的所述一個(gè)凹槽或多個(gè)凹槽可具有任何想要的形狀，例如，有角形狀或者倒角形狀。按照各個(gè)實(shí)施例，在載體202中形成的至少一個(gè)凹槽可具有以下形狀之一：立方體形、棱柱形、圓柱形、球形、半球形、橢圓體形等。按照各個(gè)實(shí)施例，載體202可包括一個(gè)結(jié)構(gòu)元件或多個(gè)結(jié)構(gòu)元件304a、304b、304c、304d。按照各個(gè)實(shí)施例，利用例如在半導(dǎo)體行業(yè)中通常進(jìn)行的分層處理和圖案化處理中至少一種，可按著在載體之上和在載體之中的至少之一來形成所述一個(gè)結(jié)構(gòu)元件或多個(gè)結(jié)構(gòu)元件304a、304b、304c、304d。此外，按著在載體202之上和在載體202之中的至少之一來形成的所述一個(gè)結(jié)構(gòu)元件或多個(gè)結(jié)構(gòu)元件304a、304b、304c、304d可具有任何想要的形狀，例如，有角形狀或倒角形狀。按照各個(gè)實(shí)施例，按著在載體202之上和在載體202之中的至少之一來形成的至少一個(gè)結(jié)構(gòu)元件可具有以下形狀之一：立方體形、棱柱形、圓柱形、球形、半球形、橢圓體形等。

圖3b以橫截面圖或側(cè)視圖圖解按照各個(gè)實(shí)施例，在如之前參照圖2a-2f所描述那樣，進(jìn)行了方法100之后的包括結(jié)構(gòu)二維材料的保形層210的圖案化載體202。按照各個(gè)實(shí)施例，可在圖案化載體202上形成包括結(jié)構(gòu)二維材料，例如石墨烯、石墨烷、硅烯、硅烷、鍺烯、鍺烷的保形層210。按照各個(gè)實(shí)施例，保形層210可以是石墨烯單層或者石墨烯雙層。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，方法100可用于形成電子部件或者電子器件，例如，晶體管或傳感器，或者集成電路部件。

電子部件或者電子部件的一部分(例如圖3b中所示的)可包括提供三維表面結(jié)構(gòu)的電絕緣圖案化基層202；和設(shè)置在圖案化基層202之上的保形層210，保形層210是具有二維晶格結(jié)構(gòu)的材料的單層、雙層或多層，其中保形層210可使得能夠進(jìn)行沿著圖案化基層202的表面202a的空間上受限的電荷載流子輸運(yùn)。

圖案化基層202可以是如這里所描述那樣的圖案化載體202。圖案化基層202可包括電絕緣材料或者可由電絕緣材料，例如二氧化硅組成。如已描述那樣，圖案化基層202或圖案化載體202可包括一個(gè)或更多個(gè)凹槽和/或一個(gè)或更多個(gè)結(jié)構(gòu)元件。

保形層210可使空間上受限的電荷載流子輸運(yùn)成為可能。按照各個(gè)實(shí)施例，保形層210可包括在具有小于約1nm的厚度的層中可允許足夠高的電荷載流子輸運(yùn)的石墨烯單層和石墨烯雙層中至少一個(gè)。換句話說，電荷載流子輸運(yùn)可受限于可沿著至少一個(gè)空間方向具有小于1nm的擴(kuò)展的區(qū)域。電荷載流子輸運(yùn)可受限于可沿著至少一個(gè)方向具有小于0.4nm的擴(kuò)展的區(qū)域。于是，電流路徑可被確定地限定在保形層210內(nèi)，這可例如提高基于定向電流流動的傳感器，例如霍爾傳感器或磁傳感器的精度。

保形層210和圖案化基層202可被配置成在層210內(nèi)引入內(nèi)部應(yīng)力，例如，由于保形層210要與圖案化基層共形的原因，這可改變層210的材料的物理性質(zhì)(電性質(zhì))，例如，可能在圖案化基層202上保形形成的石墨烯單層中引入帶隙，或者由于引入內(nèi)部機(jī)械應(yīng)力和/或應(yīng)變的原因，可如想要地那樣改變保形層210的電荷載流子輸運(yùn)行為。

具有二維晶格結(jié)構(gòu)的材料可包括下述一組材料中的至少一種材料：石墨烯、氫化石墨烯(石墨烷)、硅烯、氫化硅烯(硅烷)、鍺烯、氫化鍺烯(鍺烷)。

包括二維晶格結(jié)構(gòu)的雙層(例如，石墨烯雙層)的電子部件可以是晶體管的一部分，例如，晶體管的溝道可包括石墨烯雙層，其中通過施加與石墨烯片的平面垂直的電場，可在石墨烯雙層中引入帶隙。

各個(gè)實(shí)施例例示地提供與（例如基于石墨烯的）一層結(jié)構(gòu)二維材料接觸的介電結(jié)構(gòu)，例如結(jié)構(gòu)元件304a、304b、304c、304d或凹槽302a、302b、302c、302d。按照各個(gè)實(shí)施例，結(jié)構(gòu)二維材料的保形層210可以是電子部件的一部分，其中由于介電結(jié)構(gòu)生成的電場的原因，或者由于介電結(jié)構(gòu)的形狀的原因，可按照想要的方式修改電子部件的電特性(諸如例如晶體管的閾值電壓或者二極管的通量電壓)(例如，結(jié)構(gòu)二維材料，比如石墨烯的電特性，例如，作為電特性的例子的結(jié)構(gòu)二維材料的電阻)。

石墨烯片可具有達(dá)到10⁸a/cm²的高載流容量(載流能力)，從而可在不破壞石墨烯片的情況下生成非常高的加熱輸出。石墨烯可以用作電極或者用作電荷攜載結(jié)構(gòu)，其中如這里所描述的方法100可用于在圖案化基底結(jié)構(gòu)上形成保形石墨烯層。

此外，包含結(jié)構(gòu)二維材料的層210可被布置在(例如，物理接觸)圖案化介電結(jié)構(gòu)202之上。按照各個(gè)實(shí)施例，包含結(jié)構(gòu)二維材料的層210可包括石墨烯或者由石墨烯構(gòu)成。按照各個(gè)實(shí)施例，石墨烯可以被提供為石墨烯層結(jié)構(gòu)，其中石墨烯層結(jié)構(gòu)可包括例如石墨烯單層或者石墨烯雙層。在各個(gè)實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)二維材料210可以形成場效應(yīng)晶體管(fet)的溝道的至少一部分。按照各個(gè)實(shí)施例，fet還可包括源極區(qū)域/漏極區(qū)域(包括源極電極/漏極電極)。按照各個(gè)實(shí)施例，結(jié)構(gòu)二維材料210可被布置在源極區(qū)域/漏極區(qū)域之間，并且可以與源極區(qū)域/漏極區(qū)域電耦接。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，可在結(jié)構(gòu)二維材料210上沉積柵極絕緣層。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，可在柵極絕緣層上沉積柵極區(qū)域(例如，包括柵電極)，以控制從fet的源極區(qū)域，經(jīng)結(jié)構(gòu)二維材料210到fet的漏極區(qū)域的電流流動。

電子部件可被配置成二極管或晶體管。在圖案化基層202之上，或者在圖案化載體202之上形成的結(jié)構(gòu)二維材料可以形成晶體管的溝道區(qū)域。結(jié)構(gòu)二維材料可包括多層從而在材料中可生成帶隙。結(jié)構(gòu)二維材料可以處在內(nèi)部應(yīng)力或應(yīng)變下從而可以提供帶隙。

為了形成電子部件，方法100還可包括附加的分層處理和附加的圖案化處理。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，層疊207a可在進(jìn)行退火處理140之前被圖案化，以便在進(jìn)行了退火處理之后提供包括結(jié)構(gòu)二維材料的想要的結(jié)構(gòu)。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體202的方法100還可包括在源層206和第二催化金屬層208之間形成擴(kuò)散阻擋層。

圖4a圖解按照各個(gè)實(shí)施例，和圖2d中所示的載體202類似的在進(jìn)行了方法100的處理110、120、130之后的載體202，其中圖4a中示出的載體202可包括布置在源層206和第二催化金屬層208之間的附加的擴(kuò)散阻擋層414。按照各個(gè)實(shí)施例，擴(kuò)散阻擋層414可被布置在碳層206和第二催化金屬層208(例如，鎳層208)之間。按照各個(gè)實(shí)施例，如已經(jīng)描述那樣，利用pvd和/或cvd，可在載體202上形成層疊407a。

圖4b圖解在進(jìn)行了退火處理之后，例如，如已經(jīng)描述那樣，在進(jìn)行了方法100的處理140之后的圖4a中所示的載體202。退火的載體202可包括退火層疊407b，層疊407b包括催化材料層412a、412b和擴(kuò)散阻擋層414。在退火處理期間，按照各個(gè)實(shí)施例，可以形成界面層210，所述界面層210布置在載體202和退火層疊407b之間。按照各個(gè)實(shí)施例，在形成了界面層210之后，可以去除退火層疊407b。擴(kuò)散阻擋層414可阻止源層206的材料(例如來自碳層206的碳)擴(kuò)散通過第二催化金屬層208，于是，來自源層206的源材料(例如，來自碳層206的碳)可在與載體202的界面偏析。這可以允許進(jìn)行用于去除退火層疊407b的簡單蝕刻處理，以露出界面層210的表面210a，如例如已經(jīng)在圖4c中描述和示出那樣。界面層210可包括或者可以是石墨烯單層或石墨烯雙層。

圖5a示出按照各個(gè)實(shí)施例，在用于處理載體的方法100的各個(gè)處理階段的載體202。在進(jìn)行了方法100的處理110、120、130之后，如已經(jīng)描述那樣，圖案化載體202被覆蓋有層疊207。與普通方法相反，按照各個(gè)實(shí)施例，用于形成界面層210(結(jié)構(gòu)二維層，例如石墨烯層)的材料源206(例如，碳源206)可以位于載體202的表面附近，這可以引起材料源206的材料(例如，碳)在退火處理期間和/或在進(jìn)行了退火處理140之后，可以優(yōu)先沿著載體的方向擴(kuò)散，并且優(yōu)先或者排它地在載體的表面202a偏析。按照各個(gè)實(shí)施例，退火載體202可包括界面層210(結(jié)構(gòu)二維層，例如，石墨烯層)和退火層疊207的剩余材料207b，其中剩余材料207b可包括催化金屬層204、208的催化材料。按照各個(gè)實(shí)施例，與普通處理(例如，用于制造石墨烯層)相反，剩余材料207b可以沒有(或者基本沒有)碳化物相。按照各個(gè)實(shí)施例，與普通處理(例如，用于制造石墨烯層)相反，剩余材料207b可以沒有(或者基本沒有)來自源層206的材料。

源層206可包括碳，作為用于在退火處理140期間和/或之后，形成石墨烯的材料源，其中在進(jìn)行了方法100之后，剩余材料207b可以沒有(或者基本沒有)石墨烯。換句話說，方法100可允許形成石墨烯界面層210，所述石墨烯界面層被包括催化金屬層204、208的催化金屬的催化材料層212覆蓋。于是，可以在一個(gè)單個(gè)的蝕刻處理150中，容易地去除剩余材料207b(例如，包括鎳)，其中可以使界面層210(例如，石墨烯層)露出。

圖5b示出按照各個(gè)實(shí)施例，在用于處理載體的方法100的各個(gè)處理階段的載體202。在進(jìn)行了方法100的處理110、120、130之后，其中可在源層206和第二催化金屬層208之間形成擴(kuò)散阻擋層414，圖案化載體202覆蓋有層疊407a，如已經(jīng)描述那樣。

退火載體202可包括界面層210(例如，結(jié)構(gòu)二維層，例如，石墨烯層)和退火層疊407a的剩余材料407b，其中剩余材料407b可包括催化金屬層204、208的催化金屬(412a、412b)，和擴(kuò)散阻擋層414的擴(kuò)散阻擋材料。按照剩余材料407b可沒有(或者基本沒有)碳化物相和/或來自源層206的材料這樣的方式，方法100可增強(qiáng)方法100的特征，例如以使得例如利用單個(gè)的蝕刻處理150，可容易地去除覆蓋界面層210(例如，結(jié)構(gòu)二維層，例如石墨烯層)的剩余材料407b。

這里描述的用于處理載體的方法100可包括使層疊退火，所述層疊包括源層206(例如，包括源材料206)，和一個(gè)或更多個(gè)催化金屬層(例如，包括關(guān)于源材料206的催化金屬的一個(gè)或更多個(gè)催化金屬層)，其中源層206可被布置在層疊內(nèi)，以使得從源層206到載體202的表面202a的距離可以小于從源層206到層疊207a、407a的表面207s、407s的距離。于是，在退火處理期間，和/或在進(jìn)行了退火處理之后，源材料206可不均勻地偏析，以使得可在載體202的表面202a，形成具有二維晶體結(jié)構(gòu)的材料(例如，石墨烯、例如，硅烯、例如，鍺烯)，從而形成載體202和剩余(退火)層疊207b、407b之間的界面層210。

層疊207a、407a可包括附加的層，例如，包括催化材料，或者影響源材料的偏析和/或擴(kuò)散處理的其它材料的附加的層，例如，協(xié)助或控制源材料的擴(kuò)散的附加阻擋層或擴(kuò)散層(未示出)。

如這里描述的用于處理載體的方法100可包括使層疊207a、407a退火，層疊207a、407a包括源層206(例如，包括源材料206)和一個(gè)或更多個(gè)催化金屬層(例如，包括關(guān)于源材料206的催化金屬)，其中源層206可在想要的區(qū)域中，被布置在層疊內(nèi)，其中與各種方法(例如，包括源材料的離子注入)相反，源層206可被很好地限定在層疊內(nèi)。取決于注入離子的注入深度的統(tǒng)計(jì)行為，通常使用的用于在催化金屬層中引入源材料的離子注入處理可能引起源材料的廣泛統(tǒng)計(jì)分布，如圖6中所示。此外，通常使用的用于在催化金屬層中引入源材料的離子注入處理，或者把碳擴(kuò)散到催化金屬層中的擴(kuò)散處理可能造成在催化金屬層的表面提供源材料，這可能引起例如在催化金屬層的表面上的石墨烯的形成和/或金屬碳化物相的形成。

圖6圖解注入鎳層中的碳離子的典型離子注入分布圖。取決于對應(yīng)注入深度602的注入碳離子的濃度604可以是統(tǒng)計(jì)分布的。于是，源材料可以位于鎳層的表面602附近，以使得在進(jìn)行了退火處理之后，源材料會在鎳層的表面偏析。相反，利用這里描述的方法100，源材料可以位于催化金屬層內(nèi)的定義明確的位置，例如，在載體202的表面附近，以使得源材料可以在載體202的表面偏析，其中在退火處理之后，可以完全去除催化金屬層。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法可包括：在載體上形成第一催化金屬層；在第一催化金屬層上形成源層(源層包括源材料)；在源層上形成第二催化金屬層，其中第二催化金屬層的厚度大于第一催化金屬層的厚度；和隨后進(jìn)行退火，以使得能夠進(jìn)行源層的材料(源材料)的擴(kuò)散，從而由源層的擴(kuò)散材料形成與載體的表面鄰接的界面層。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，形成源層可包括形成包括以下一組材料中的至少一種材料的層，該組由如下材料組成：碳、硅和鍺。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，形成第一催化金屬層可包括形成過渡金屬層。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，形成第一催化金屬層可包括形成包括以下一組材料中的至少一種材料的層，該組由如下材料組成：鎳、鈷、鐵、釕、銠、鉑和銥。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，形成第二催化金屬層可包括形成過渡金屬層。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，形成第二催化金屬層可包括形成包括以下一組材料中的至少一種材料的層，該組由如下材料組成：鎳、鈷、鐵、釕、銠、鉑和銥。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，可以用和第二催化金屬層相同的材料，形成第一催化金屬層。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法還可包括在進(jìn)行退火之后，去除剩余的催化金屬層(例如，在進(jìn)行了退火處理之后，去除剩余的層疊)，從而露出界面層。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法還可包括在源層和第二催化金屬層之間，形成擴(kuò)散阻擋層。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，形成擴(kuò)散阻擋層可包括形成包括下述一組材料中的至少一種材料的層，該組由如下材料組成：銅、金、銀、鉭、氮化鈦和氮化硅。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法還可包括利用例如蝕刻處理，去除退火載體的擴(kuò)散阻擋層，從而露出界面層。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法還可包括在形成第一催化金屬層之前，使載體圖案化。換句話說，可以利用圖案化的或者已處理過的載體，進(jìn)行這里描述的方法。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法還可包括調(diào)節(jié)催化金屬層的厚度，源層的厚度和退火，以使得在進(jìn)行退火期間，可形成保形單層，該單層具有二維晶格結(jié)構(gòu)。按照各個(gè)實(shí)施例，具有二維晶格結(jié)構(gòu)的單層的例子可以是石墨烯、硅烯、鍺烯，和例如氫化石墨烯或者石墨烷。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體202的方法100還可包括調(diào)節(jié)催化金屬層的厚度，源層的厚度和退火，以使得在進(jìn)行退火期間，可形成多個(gè)保形單層，所述多個(gè)保形單層中的每個(gè)單層具有二維晶格結(jié)構(gòu)。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，進(jìn)行退火可包括在氫氣氛中進(jìn)行退火。此外，按照各個(gè)實(shí)施例，進(jìn)行退火可包括在含氫氣氛中進(jìn)行退火。

按照各個(gè)實(shí)施例，可在存在氫的情況下，進(jìn)行退火。

按照各個(gè)實(shí)施例，可在氣體氣氛中進(jìn)行退火，所述氣體氣氛可包括氫。

按照各個(gè)實(shí)施例，通過把氫并入到催化金屬層中的至少一層中，可提供氫。

按照各個(gè)實(shí)施例，通過例如在形成第一催化層期間，把氫并入到第一催化金屬層中，可提供氫。

按照各個(gè)實(shí)施例，通過例如在形成第二催化層期間，把氫并入到第二催化金屬層中，可提供氫。

按照各個(gè)實(shí)施例，通過例如在形成源層期間，把氫并入到源層中，可提供氫。

按照各個(gè)實(shí)施例，通過例如在沉積處理期間，把氫并入到以下各層中的至少一層中，可提供氫：源層、第一催化層和第二催化層。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法還可包括把氫并入到催化金屬層中的至少一層中。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法還可包括把氫并入到第一催化金屬層中。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法還可包括把氫并入到第二催化金屬層中。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法還可包括把氫并入到源層中。

按照各個(gè)實(shí)施例，氫可被并入到沉積形成第一催化金屬層和/或第二催化金屬層的材料中。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，可在電絕緣載體之上，形成第一催化金屬層。換句話說，載體可以是電絕緣載體，或者可至少包括電絕緣表面層。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，可在二氧化硅表面層之上，形成第一催化金屬層。換句話說，載體可以是二氧化硅，或者可以至少包括二氧化硅表面層。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法可包括在包括催化材料204的載體之上，形成第一區(qū)域，在第一區(qū)域之上形成第二區(qū)域，所述第二區(qū)域包括要被擴(kuò)散的材料(例如，能夠形成二維晶格結(jié)構(gòu)的源材料)，在第二區(qū)域之上形成第三區(qū)域，第三區(qū)域包括和第一區(qū)域相同的催化材料，其中第一區(qū)域的厚度小于第三區(qū)域的厚度，隨后進(jìn)行退火，以使得第二區(qū)域的材料(源材料)擴(kuò)散形成與載體的表面鄰接的界面層，界面層的材料包括二維晶格結(jié)構(gòu)。

按照各個(gè)實(shí)施例，電子部件可包括：提供三維表面結(jié)構(gòu)的電絕緣圖案化基層；布置在圖案化基板層之上的保形層，所述保形層是具有二維晶格結(jié)構(gòu)的材料的單層，其中保形層使得能夠進(jìn)行沿著圖案化基層的表面的空間上受限的電荷載流子輸運(yùn)。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，保形層可使得能夠進(jìn)行沿著至少一個(gè)空間方向的在小于1nm的區(qū)域中的空間上受限的電荷載流子輸運(yùn)。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，保形層和圖案化基層可被配置成在保形層中引入內(nèi)部應(yīng)力和內(nèi)部應(yīng)變中的至少一個(gè)，由此改變具有二維晶格結(jié)構(gòu)的材料的物理性質(zhì)。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，圖案化基層可包括多個(gè)凹槽，所述多個(gè)凹槽形成三維表面結(jié)構(gòu)。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，圖案化基層可包括多個(gè)結(jié)構(gòu)元件，所述多個(gè)結(jié)構(gòu)元件形成三維表面結(jié)構(gòu)。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，圖案化基層可以是圖案化載體。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，具有二維晶格結(jié)構(gòu)的材料可包括下述一組材料中的至少一種材料，該組由如下材料組成：石墨烯；氫化石墨烯；硅烯；氫化硅烯；鍺烯；氫化鍺烯(鍺烷)。

按照各個(gè)實(shí)施例，電子部件可包括：提供三維表面結(jié)構(gòu)的電絕緣圖案化基層；布置在圖案化基層之上的保形層，所述保形層可包括多個(gè)單層，所述多個(gè)單層中的每個(gè)單層具有二維晶格結(jié)構(gòu)，其中保形層可使得能夠進(jìn)行沿著圖案化基層的表面的空間上受限的電荷載流子輸運(yùn)。

此外，按照各個(gè)實(shí)施例，保形層可包括布置在彼此之上的兩個(gè)單層。

按照各個(gè)實(shí)施例，進(jìn)行退火可包括使布置在載體之上的層疊退火。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法可包括：在載體之上，形成第一催化金屬層；在第一催化金屬層之上，形成碳層；在源層之上，形成第二催化金屬層，其中第二催化金屬層的厚度可大于第一催化金屬層的厚度；并且隨后進(jìn)行退火，以使得能夠進(jìn)行碳層的碳的擴(kuò)散，從而形成與載體的表面鄰接的界面層，所述界面層包括一個(gè)或更多個(gè)石墨烯片。

按照各個(gè)實(shí)施例，用于處理載體的方法可包括在包括催化材料的載體之上，形成第一區(qū)域，在第一區(qū)域之上形成第二區(qū)域，第二區(qū)域包括要被擴(kuò)散的碳(碳能夠形成二維晶格結(jié)構(gòu)，例如石墨烯)，在第二區(qū)域之上形成第三區(qū)域，第三區(qū)域包括和第一區(qū)域相同的催化材料，其中第一區(qū)域的厚度可小于第三區(qū)域的厚度，并且隨后進(jìn)行退火，以使得第二區(qū)域的碳擴(kuò)散形成與載體的表面鄰接的石墨烯層。

按照各個(gè)實(shí)施例，電子部件可包括提供三維表面結(jié)構(gòu)的電絕緣圖案化基層；布置在圖案化基層之上的保形石墨烯單層，所述保形石墨烯單層可使得能夠進(jìn)行沿著圖案化基層的表面的空間上受限的電荷載流子輸運(yùn)。按照各個(gè)實(shí)施例，電子部件可包括提供三維表面結(jié)構(gòu)的電絕緣圖案化基層；布置于圖案化基層之上的保形石墨烯雙層，保形石墨烯雙層可為晶體管結(jié)構(gòu)提供溝道。

按照各個(gè)實(shí)施例，電子部件可包括：提供三維表面結(jié)構(gòu)的電絕緣圖案化基層；布置在圖案化基層之上的保形層，所述保形層可包括多個(gè)石墨烯單層，其中保形石墨烯單層使得能夠進(jìn)行沿著圖案化基層的表面的空間上受限的電荷載流子輸運(yùn)。

按照各個(gè)實(shí)施例，可以使多個(gè)單層中的每個(gè)單層和載體的表面對齊，以使得每個(gè)單層的基面可平行于載體的下表面。

按照各個(gè)實(shí)施例，暴露結(jié)構(gòu)二維材料層，或者在載體的表面形成的包括結(jié)構(gòu)二維材料的層可以是制造例如傳感器和/或晶體管所必需的。

盡管參照具體實(shí)施例，特定地示出和描述了本發(fā)明，不過本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可以在不脫離由隨附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，作出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。因此本發(fā)明的范圍由隨附權(quán)利要求指示，并且因而意圖涵蓋落入在權(quán)利要求的等同物的含意和范圍內(nèi)的所有改變。