石墨烯载流子调控方法以及石墨烯量子霍尔器件

摘要

本申请涉及一种石墨烯载流子调控方法以及石墨烯量子霍尔器件。通过对石墨烯层、间隔层与混合层进行载流子调控，使得混合层中的F4TCNQ或/和ZEP520进行扩散，并穿过间隔层到达石墨烯层表面，从而达到调节载流子的目的。此时，在载流子调控过程中，通过混合层中的ZEP520或/和F4TCNQ，可以实现双受主材料调控载流子。从而，通过混合层中的F4TCNQ或/和ZEP520可以对电荷进行吸附转移，降低电荷密度而提高材料的电导率和载流子迁移率，具有很好的稳定性和可控性。

权利要求

1.一种石墨烯载流子调控方法，其特征在于，包括如下步骤：提供衬底(10)，于所述衬底(10)表面制备石墨烯层(20)；

于所述石墨烯层(20)远离所述衬底(10)的表面制备间隔层(30)；

于所述间隔层(30)远离所述石墨烯层(20)的表面制备混合层(40)，所述混合层(40)包括F4TCNQ与ZEP 520，所述混合层(40)中F4TCNQ的质量比范围为5％至15％；

采用退火处理，对所述石墨烯层(20)、所述间隔层(30)与所述混合层(40)进行第一阶段载流子调控；

采用光化学法，对经过所述退火处理的所述石墨烯层(20)、所述间隔层(30)与所述混合层(40)，进行第二阶段载流子调控。

2.根据权利要求1所述的石墨烯载流子调控方法，其特征在于，采用退火处理，对所述石墨烯层(20)、所述间隔层(30)与所述混合层(40)进行第一阶段载流子调控的步骤中，设置退火温度的范围为160℃至180℃。

3.根据权利要求1所述的石墨烯载流子调控方法，其特征在于，采用光化学法，对经过所述退火处理的所述石墨烯层(20)、所述间隔层(30)与所述混合层(40)，进行第二阶段载流子调控的步骤中，采用深紫外曝光处理对所述石墨烯层(20)、所述间隔层(30)与所述混合层(40)进行载流子调控。

4.根据权利要求1所述的石墨烯载流子调控方法，其特征在于，于所述石墨烯层(20)远离所述衬底(10)的表面制备间隔层(30)，步骤中，所述间隔层(30)为聚甲基丙烯酸甲酯。

5.一种石墨烯量子霍尔器件，其特征在于，采用权利要求1至4中任一项所述的石墨烯载流子调控方法制备获得。

说明书

石墨烯载流子调控方法以及石墨烯量子霍尔器件

技术领域

[0001] 本申请涉及电子技术领域，特别是涉及一种石墨烯载流子调控方法以及石墨烯量子霍尔器件。

背景技术

[0002] 石墨烯二维材料自被发现以来，因其独特的性能，在诸多领域中得到应用。因其自身较宽的朗道能级，能在高温甚至室温下可观测到量子霍尔效应，这为石墨烯量子霍尔器
件及其应用提供了基础。尤其石墨烯量子霍尔器件在计量领域的应用，相对于传统的铝镓
砷/镓砷量子霍尔器件，石墨烯量子霍尔器件可在更高的温度(大于4K)和更低的磁场(小于
6T)条件下实现电阻标定，使其成为新一代的便携式量子电阻基准芯片。

[0003] 在制备石墨烯的方法中，相比于机械法和化学气相沉积法，碳化硅外延法制备石墨烯质量高，单层覆盖面积大，易于通过光刻制备量子霍尔器件，并且碳化硅禁带宽度大，
表面石墨烯层不需转移，可直接制备器件。但是碳化硅外延石墨烯的本征载流子浓度很高，
载流子浓度与工作磁场为正相关关系，需要对载流子进行调控，通过降低载流子浓度以降
低器件的工作磁场。然而，传统石墨烯载流子调控方法的可控性较低、载流子稳定性较差，
使得石墨烯量子霍尔器件的功能受限。

发明内容

[0004] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种石墨烯载流子调控方法以及石墨烯量子霍尔器件。

[0005] 本申请提供一种石墨烯载流子调控方法，包括如下步骤：

[0006] 提供衬底，于所述衬底表面制备石墨烯层；

[0007] 于所述石墨烯层远离所述衬底的表面制备间隔层；

[0008] 于所述间隔层远离所述石墨烯层的表面制备混合层，所述混合层包括F4TCNQ与ZEP520；

[0009] 通过所述间隔层与所述混合层对所述石墨烯层进行载流子调控。

[0010] 在一个实施例中，通过所述间隔层与所述混合层对所述石墨烯层进行载流子调控，步骤包括：

[0011] 采用退火处理，对所述石墨烯层、所述间隔层与所述混合层进行载流子调控。

[0012] 在一个实施例中，通过所述间隔层与所述混合层对所述石墨烯层进行载流子调控，步骤包括：

[0013] 采用光化学法，对所述石墨烯层、所述间隔层与所述混合层进行载流子调控。

[0014] 在一个实施例中，通过所述间隔层与所述混合层对所述石墨烯层进行载流子调控，步骤包括：

[0015] 采用退火处理，对所述石墨烯层、所述间隔层与所述混合层进行第一阶段载流子调控；

[0016] 采用光化学法，对经过所述退火处理的所述石墨烯层、所述间隔层与所述混合层，进行第二阶段载流子调控。

[0017] 在一个实施例中，通过所述间隔层与所述混合层对所述石墨烯层进行载流子调控，步骤包括：

[0018] 采用光化学法，对所述石墨烯层、所述间隔层与所述混合层进行第一阶段载流子调控；

[0019] 采用退火处理，对经过所述光化学法的所述石墨烯层、所述间隔层与所述混合层，进行第二阶段载流子调控。

[0020] 在一个实施例中，所述混合层中F4TCNQ的质量比范围为5％至15％。

[0021] 在一个实施例中，采用退火处理，对所述石墨烯层、所述间隔层与所述混合层进行载流子调控的步骤中，设置退火温度的范围为160℃至180℃。

[0022] 在一个实施例中，采用光化学法，对所述石墨烯层、所述间隔层与所述混合层进行载流子调控的步骤中，采用深紫外曝光处理对所述石墨烯层、所述间隔层与所述混合层进
行载流子调控。

[0023] 在一个实施例中，于所述石墨烯层远离所述衬底的表面制备间隔层，步骤中，所述间隔层为聚甲基丙烯酸甲酯。

[0024] 在一个实施例中，本申请提供一种石墨烯量子霍尔器件，采用上述实施例中任一实施例中所述的石墨烯载流子调控方法制备获得。

[0025] 上述石墨烯载流子调控方法，所述衬底可以为碳化硅、二氧化硅、或者硅等。所述2
石墨烯层的材料为石墨烯，是由碳原子以sp 杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳
米材料，具有优异的光学、电学、力学特性。其中，于所述衬底表面制备所述石墨烯层时，可
以采用外延法或化学气相沉积法，在所述衬底表面形成所述石墨烯层。

[0026] 所述间隔层可以为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC、ABS或硅胶材料。将间隔层材料形成的溶液旋涂于所述石墨烯层远离所述衬底的表面。此时，通过所述间隔层可以避免所
述混合层直接与所述石墨烯层接触，将所述混合层与所述石墨烯层间隔开来，起到隔离作
用。

[0027] 所述混合层为含有F4TCNQ的ZEP520混合层，可以理解为F4TCNQ与ZEP520的混合溶液，F4TCNQ溶于ZEP 520溶液形成的混合溶液。其中，F4TCNQ，也称为2,3,5,6‑四氟‑7,7,8,
8‑四氰二甲基对苯醌，是一种典型的P型掺杂材料，因具有较低的(‑5.3eV)最低未占有轨
道，使其很容易从其他材料的最高占有轨道中夺取电子，从而降低电荷密度而提高材料的
电导率和载流子迁移率，且具有很好的稳定性。因此，F4TCNQ具有极强的电荷吸附转移能
力。ZEP520也称为2,3,5,6‑四氟‑7,7,8,8‑四氰二甲基对苯醌的alfa‑氯代丙烯酸甲酯和
alfa‑甲基苯乙烯的交替共聚物。

[0028] 此时，通过所述间隔层避免了F4TCNQ跟ZEP 520的混合溶液(即所述混合层)直接接触所述石墨烯层，能在后续的退火过程中，通过加热时间和温度来调控载流子的浓度。

[0029] 对所述石墨烯层、所述间隔层与所述混合层进行载流子调控，使得所述混合层中的F4TCNQ或/和ZEP520进行扩散，并穿过所述间隔层到达所述石墨烯层表面，从而达到调节
载流子的目的。此时，在载流子调控过程中，通过所述混合层中的ZEP520或/和F4TCNQ，可以
实现双受主材料调控载流子，从而达到调节载流子的目的。

[0030] 因此，通过所述石墨烯载流子调控方法，可以实现所述混合层中的F4TCNQ或/和ZEP520进行扩散，并穿过所述间隔层到达所述石墨烯层表面，对电荷进行吸附转移，从而实
现对石墨烯载流子的调控，降低电荷密度而提高材料的电导率和载流子迁移率，具有很好
的稳定性和可控性。

附图说明

[0031] 为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。

[0032] 图1为一实施例中提供的石墨烯载流子调控方法的流程步骤示意图。

[0033] 图2为一实施例中提供的石墨烯载流子调控方法中工艺结构示意图。

[0034] 图3为一实施例中提供的石墨烯载流子调控方法中工艺结构示意图。

[0035] 图4为一实施例中提供的石墨烯载流子调控方法的流程步骤示意图。

[0036] 图5为一实施例中提供的石墨烯载流子调控方法的流程步骤示意图。

[0037] 图6为一实施例中提供的石墨烯载流子调控方法中工艺结构示意图。

[0038] 图7为一实施例中提供的石墨烯载流子调控方法的流程步骤示意图。

[0039] 图8为一实施例中提供的石墨烯载流子调控方法的流程步骤示意图。

[0040] 附图标记说明：

[0041] 衬底10、石墨烯层20、间隔层30、混合层40、金属电极层50。

具体实施方式

[0042] 为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述
的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

[0043] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

[0044] 应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或
者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接
连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使
用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层、掺杂类型和/或部分，这些元件、部
件、区、层、掺杂类型和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、
部件、区、层、掺杂类型或部分与另一个元件、部件、区、层、掺杂类型或部分。因此，在不脱离
本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层、掺杂类型或部分可表示为第二元件、
部件、区、层或部分；举例来说，可以将第一掺杂类型成为第二掺杂类型，且类似地，可以将
第二掺杂类型成为第一掺杂类型；第一掺杂类型与第二掺杂类型为不同的掺杂类型，譬如，
第一掺杂类型可以为P型且第二掺杂类型可以为N型，或第一掺杂类型可以为N型且第二掺
杂类型可以为P型。

[0045] 空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关
系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同
取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元
件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可
包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并
且在此使用的空间描述语相应地被解释。

[0046] 在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特
征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多
个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中，术
语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

[0047] 这里参考作为本申请的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述申请的实施例，这样可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的所示形状的变化。因此，本
申请的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造技术导致的
形状偏差。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不表示器件的区的实际形
状，且并不限定本申请的范围。

[0048] 请参阅图1、图2与图3，本申请提供一种石墨烯载流子调控方法，包括如下步骤：

[0049] S10，提供衬底10，于所述衬底10表面制备石墨烯层20；

[0050] S20，于所述石墨烯层20远离所述衬底10的表面制备间隔层30；S30，于所述间隔层30远离所述石墨烯层20的表面制备混合层40，所述混合层40包括F4TCNQ与ZEP 520；

[0051] S40，通过所述间隔层30与所述混合层40对所述石墨烯层20进行载流子调控。

[0052] 本实施例中，在所述S10中，所述衬底10可以为碳化硅、二氧化硅、或者硅等。所述2
石墨烯层20的材料为石墨烯，是由碳原子以sp杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳
纳米材料，具有优异的光学、电学、力学特性。其中，于所述衬底10表面制备所述石墨烯层20
时，可以采用外延法和化学气相沉积法，在所述衬底10表面形成所述石墨烯层20。

[0053] 在所述S20中，所述间隔层30可以为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC、ABS或硅胶材料。将间隔层材料形成的溶液旋涂于所述石墨烯层20远离所述衬底10的表面。此时，通过所
述间隔层30可以避免所述混合层40直接与所述石墨烯层20接触，将所述混合层40与所述石
墨烯层20间隔开来，起到隔离作用。

[0054] 在所述S30中，所述混合层40为含有F4TCNQ的ZEP520混合层，可以理解为F4TCNQ与ZEP520的混合溶液，F4TCNQ溶于ZEP 520溶液形成的混合溶液。其中，F4TCNQ，也称为2,3,5,
6‑四氟‑7,7,8,8‑四氰二甲基对苯醌，是一种典型的P型掺杂材料，因具有较低的(‑5.3eV)
最低未占有轨道，使其很容易从其他材料的最高占有轨道中夺取电子，从而降低电荷密度
而提高材料的电导率和载流子迁移率，且具有很好的稳定性。因此，F4TCNQ具有极强的电荷
吸附转移能力。ZEP520也称为2,3,5,6‑四氟‑7,7,8,8‑四氰二甲基对苯醌的alfa‑氯代丙烯
酸甲酯和alfa‑甲基苯乙烯的交替共聚物。

[0055] 此时，通过所述间隔层30避免了F4TCNQ跟ZEP 520的混合溶液(即所述混合层40)直接接触所述石墨烯层20，能在后续的退火过程中，通过加热时间和温度来调控载流子的
浓度。

[0056] 在所述S40中，对所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40进行载流子调控，使得所述混合层40中的F4TCNQ或/和ZEP520进行扩散，并穿过所述间隔层30到达所述石
墨烯层20表面，从而达到调节载流子的目的。此时，在载流子调控过程中，通过所述混合层
40中的ZEP520或/和F4TCNQ，可以实现双受主材料调控载流子，从而达到调节载流子的目
的。

[0057] 因此，通过所述石墨烯载流子调控方法，可以实现所述混合层40中的F4TCNQ或/和ZEP520进行扩散，并穿过所述间隔层30到达所述石墨烯层20表面，对电荷进行吸附转移，从
而实现对石墨烯载流子的调控，降低电荷密度而提高材料的电导率和载流子迁移率，具有
很好的稳定性和可控性。

[0058] 请参阅图4，在一个实施例中，通过所述间隔层30与所述混合层40对所述石墨烯层20进行载流子调控，步骤包括：

[0059] S411，采用退火处理，对所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40进行载流子调控。

[0060] 本实施例中，在所述S411中，将在所述衬底10表面依次设置有所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40的样品进行退火处理，缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然
后以适宜速度冷却。通过退火处理可以使得所述混合层40中的F4TCNQ扩散，并穿过所述间
隔层30到达所述石墨烯层20的表面。此时，F4TCNQ扩散至所述石墨烯层20的表面时，可以很
容易从所述石墨烯层20的最高占有轨道中夺取电子，从而降低电荷密度而提高材料的电导
率和载流子迁移率。因此，通过采用退火处理，对所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混
合层40进行载流子调控，可以达到调节载流子的目的。

[0061] 请参阅图5和图6，在一个实施例中，通过所述间隔层30与所述混合层40对所述石墨烯层20进行载流子调控，步骤包括：

[0062] S421，采用光化学法，对所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40进行载流子调控。

[0063] 本实施例中，在所述S421中，将在所述衬底10表面依次设置有所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40的样品进行光化学法，紫外线的照射至所述混合层40表面会产
生化学反应。从而，所述混合层40中的ZEP520进行扩散，并穿过所述间隔层30到达所述石墨
烯层20的表面。此时，ZEP520载流子调控材料作为受主，并结合光化学法，可以从所述石墨
烯层20的最高占有轨道中夺取电子，从而降低电荷密度而提高材料的电导率和载流子迁移
率。因此，通过采用光化学法，对所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40进行载流
子调控，可以达到调节载流子的目的。

[0064] 请参阅图7，在一个实施例中，通过所述间隔层30与所述混合层40对所述石墨烯层20进行载流子调控，步骤包括：

[0065] S431，采用退火处理，对所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40进行第一阶段载流子调控；

[0066] S432，采用光化学法，对经过所述退火处理的所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40，进行第二阶段载流子调控。

[0067] 本实施例中，在所述S431中，通过第一阶段载流子调控，将在所述衬底10表面依次设置有所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40的样品进行退火处理。通过退火处
理可以使得所述混合层40中的F4TCNQ扩散，并穿过所述间隔层30到达所述石墨烯层20的表
面，进行载流子调控。

[0068] 在所述S432中，通过第二阶段载流子调控，将在所述衬底10表面依次设置有所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40的样品进行光化学法。通过光化学法可以使得
所述混合层40中的ZEP520进行扩散，并穿过所述间隔层30到达所述石墨烯层20的表面，进
行载流子调控。

[0069] 因此，通过退火处理和光化学法的两个阶段载流子调控，可以将退火处理和光化学法进行融合。从而，通过第一阶段载流子调控与第二阶段载流子调控，对载流子进行调
控，载流子浓度在某一小的载流子范围内不太容易调控的情况下，可以起到互相补充的作
用。当所述混合层40中的F4TCNQ和ZEP520进行扩散至所述石墨烯层20的表面时，从两个方
向上实现了对所述石墨烯层20的载流子浓度进行了调控，进而可以实现载流子稳定性和可
控性。

[0070] 请参阅图8，在一个实施例中，通过所述间隔层30与所述混合层40对所述石墨烯层20进行载流子调控，步骤包括：

[0071] S441，采用光化学法，对所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40进行第一阶段载流子调控；

[0072] S442，采用退火处理，对经过所述光化学法的所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40，进行第二阶段载流子调控。

[0073] 本实施例中，在所述S441中，通过第一阶段载流子调控，将在所述衬底10表面依次设置有所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40的样品进行光化学法。通过光化学
法可以使得所述混合层40中的ZEP520进行扩散，并穿过所述间隔层30到达所述石墨烯层20
的表面，进行载流子调控。

[0074] 在所述S442中，通过第二阶段载流子调控，将在所述衬底10表面依次设置有所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40的样品进行退火处理。通过退火处理可以使得
所述混合层40中的F4TCNQ扩散，并穿过所述间隔层30到达所述石墨烯层20的表面，进行载
流子调控。

[0075] 因此，通过光化学法和退火处理的两个阶段载流子调控，可以将光化学法和退火处理进行融合。从而，通过第一阶段载流子调控与第二阶段载流子调控，对载流子进行调
控，载流子浓度在某一小的载流子范围内不太容易调控的情况下，可以起到互相补充的作
用。当所述混合层40中的F4TCNQ和ZEP520进行扩散至所述石墨烯层20的表面时，从两个方
向上实现了对所述石墨烯层20的载流子浓度进行了调控，进而可以实现载流子稳定性和可
控性。

[0076] 在一个实施例中，所述混合层40中F4TCNQ的质量比范围为5％至15％。

[0077] 本实施例中，通过控制所述混合层40中F4TCNQ的质量比在5％至15％范围内，可以对所述混合层40中的F4TCNQ和ZEP520的相对质量比进行调控。此时，所述混合层40中
F4TCNQ含量小于ZEP520，当F4TCNQ和ZEP520扩散至所述石墨烯层20表面时，F4TCNQ的从其
他材料的最高占有轨道中夺取电子的能力大于ZEP520的从其他材料的最高占有轨道中夺
取电子的能力。当F4TCNQ和ZEP520到达所述石墨烯层20表面时，通过设置所述混合层40中
F4TCNQ的质量比范围为5％至15％，可以在确保载流子浓度的同时，对载流子进行调控，避
免发生过度夺取电子的情况发生。从而，通过所述混合层40中F4TCNQ的质量比范围为5％至
15％，可以实现载流子稳定性和可控性。

[0078] 在一个实施例中，所述混合层40的厚度范围可以为100nm至300nm。所述间隔层30的厚度范围可以为100nm至300nm。通过对所述混合层40和所述间隔层30的厚度进行调控，
可以控制退火处理中的退货时间和光化学法中的曝光时间。在能够满足对载流子进行调控
的情况下，提高了效率，并节约了制备成本。

[0079] 在一个实施例中，采用退火处理，对所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40进行载流子调控的步骤中，设置退火温度的范围为160℃至180℃。

[0080] 本实施例中，在对所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40进行退火处理的过程中，在空气中进行退火，并控制退火温度在160℃至180℃范围内。此时，通过调控退
火温度在160℃至180℃范围内，可以在确保F4TCNQ扩散速度的同时，缩短退火时间，更好地
控制载流子调控的过程，实现载流子稳定性和可控性。

[0081] 在一个实施例中，根据所述石墨烯载流子调控方法进行实际的载流子调控过程中，退火时间取决于退火温度、混合溶液比例、所述间隔层30(PMMA)厚度和器件对载流子浓
度要求。因此，在实际引用过程中，可以根据实际需求，对退火时间尽心控制。

[0082] 在一个实施例中，采用光化学法，对所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40进行载流子调控的步骤中，采用深紫外曝光处理对所述石墨烯层20、所述间隔层30与所
述混合层40进行载流子调控。

[0083] 本实施例中，在对所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40进行光化学法的过程中，在空气中进行深紫外曝光。此时，所述混合层40中的ZEP520在深紫外光下会表现
出受体特性。当ZEP520作为受主进行扩散至所述石墨烯层20表面时，可以从所述石墨烯层
20的最高占有轨道中夺取电子，从而降低电荷密度而提高材料的电导率和载流子迁移率，
从而实现载流子调控。

[0084] 在一个实施例中，根据所述石墨烯载流子调控方法进行实际的载流子调控过程中，深紫外曝光时间可以通过深紫外光源不同、所述间隔层30(PMMA)厚度不同、所述混合层
40的F4TCNQ和ZEP 520质量比不同，来进行调控。

[0085] 在一个实施例中，于所述衬底10的表面制备图案化的金属电极层50，如图2所示。

[0086] 本实施例中，所述金属电极层50可以为钛、钯、金等金属材料。所述金属电极层50和所述石墨烯层20均设置在所述衬底10表面，且所述金属电极层50和所述石墨烯层20接触
连接。进而，所述衬底10、所述石墨烯层20以及所述金属电极层50形成石墨烯量子霍尔器件
的基本结构。所述间隔层30将所述石墨烯层20与所述金属电极层50覆盖。然后，在对所述衬
底10表面依次设置有所述石墨烯层20、所述间隔层30与所述混合层40的样品进行载流子调
控。

[0087] 在一个实施例中，本申请提供一种石墨烯量子霍尔器件，包括上述实施例中任一实施例中所述石墨烯载流子调控方法制备获得。

[0088] 本实施例中，通过所述石墨烯载流子调控方法，可以实现所述混合层40中的F4TCNQ或/和ZEP520进行扩散，并穿过所述间隔层30到达所述石墨烯层20表面，对电荷进行
吸附转移。从而，实现对石墨烯载流子的调控，降低电荷密度而提高材料的电导率和载流子
迁移率，具有很好的稳定性和可控性。因此，通过所述石墨烯载流子调控方法，提高了石墨
烯量子霍尔器件中石墨烯层的电导率和载流子迁移率，进而提高了石墨烯量子霍尔器件的
性能。

[0089] 在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少
一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施
例或示例。

[0090] 上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，
都应当认为是本说明书记载的范围。

[0091] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护
范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。