[發明專利]石墨烯量子電容測試器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201210331552.1
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102981060A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 肖柯;吳華強;呂宏鳴;錢鶴;伍曉明
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26
• 代理公司: 北京市惠誠律師事務所 11353
• 代理人: 雷志剛;潘士霖

技術領域

本發明涉及量子電容測試器件，尤其涉及一種石墨烯量子電容測試器件及其制備方法。?

背景技術

由碳原子構成的單層片狀結構的二維材料，例如石墨烯，因其超高的本征載流子遷移率、超高的強場漂移速度和極高的電流承載能力，因此可用來制備具有更小尺寸和更快導電速度的新一代半導體器件。?

現有的基于石墨烯的量子電容測試器件，包括襯底，襯底上形成有石墨烯、石墨烯作為半導體器件的溝道材料，其上依次形成有源/漏電極、柵介質（柵氧化層）和柵電極。?

可見，石墨烯的量子電容Cq和柵氧化層的電容Cox是串聯結構，其總電容Ctotal為：?

Ctotal=11Cq+1Cox]]>

由于石墨烯表面沒有懸掛鍵和親水基團，無法直接ALD（原子層沉積），而先沉積金屬再氧化的方法導致增大了柵氧化層的EOT（等效氧化層厚度）；同時，由于能帶結構的不同，Fowler-Nordheim（福勒-諾得海姆）遂穿明顯大于硅半導體器件，柵介質的物理厚度需要非常大。因此，采用現有的上述結構時，柵氧化層的物理厚度較大，電容Cox較小，而石墨烯的量子電容Cq本身就非常大，因此測量得到的總電容主要由柵氧化層的電容Cox決定，導致得出的石墨烯的量子電容Cq不夠精確。?

發明內容

在下文中給出關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。?

本發明的一個主要目的在于提供一種能夠提高石墨烯量子電容測量精度的石墨烯量子電容測試器件及其制備方法。?

為實現上述目的，本發明提供了一種石墨烯量子電容測試器件，包括：?

襯底?

襯底上形成有柵電極引線圖形、源電極引線圖形和漏電極引線圖形；?

襯底上還形成有柵電極圖形、源電極圖形和漏電極圖形，分別與柵電極引線圖形、源電極引線圖形和漏電極引線圖形相接觸；?

柵電極圖形上形成有柵介質層圖形；?

柵介質層圖形、源電極圖形和漏電極圖形上形成有石墨烯層圖形；以及?

石墨烯層圖形上對應源電極圖形和漏電極圖形分別形成有歐姆接觸層圖形。?

為實現上述目的，本發明還提供了一種石墨烯量子電容測試器件的制備方法，包括：?

引線圖形形成步驟：在襯底上形成柵電極引線圖形、源電極引線圖形和漏電極引線圖形；?

電極圖形形成步驟：在襯底上形成柵電極圖形、源電極圖形和漏電極圖形，柵電極圖形、源電極圖形和漏電極圖形柵電極引線圖形、源電極引線圖形和漏電極引線圖形接觸；?

柵介質層圖形形成步驟：在柵電極圖形上形成柵介質層圖形；?

石墨烯層圖形形成步驟：在柵介質層圖形、源電極圖形和漏電極圖形上形成石墨烯層圖形；以及?

歐姆接觸層圖形形成步驟：在石墨烯層圖形上對應源電極圖形和漏?電極圖形分別形成歐姆接觸層圖形。?

本發明的石墨烯量子電容測試器件及其制備方法自下而上形成有柵源漏電極圖形、柵介質層圖形、在柵介質層圖形上設置石墨烯，避免了在石墨烯上形成柵氧化層然后形成電極圖形，有效地保證了石墨烯的本征特性不受破壞，同時避免了增大柵介質層的等效氧化層厚度，可以將柵介質層做地極薄，增大其電容，使得測量的總電容中石墨烯的量子電容所占比重增大，因此測量石墨烯量子電容的精確性提高。?

附圖說明

參照下面結合附圖對本發明實施例的說明，會更加容易地理解本發明的以上和其它目的、特點和優點。附圖中的部件只是為了示出本發明的原理。在附圖中，相同的或類似的技術特征或部件將采用相同或類似的附圖標記來表示。?

圖1為本發明的石墨烯量子電容測試器件的一種實施例的結構示意圖。?

圖2為本發明的石墨烯量子電容測試器件的制備方法的一種實施例的流程圖。?

圖2A為圖2中的金屬引線圖形形成步驟的流程圖。?