[發明專利]基于石墨烯的隧穿場效應管單元、陣列及其形成方法

有效

• 申請號: 201310352264.9
• 申請日: 2013-08-13
• 公開（公告）號: CN103400859A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 王浩敏;謝紅;吳天如;孫秋娟;王慧山;宋陽曦;劉曉宇;唐述杰;謝曉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/49;H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種基于石墨烯的隧穿場效應管單元，其特征在于，所述基于石墨烯的隧穿場效應管單元至少包括襯底；所述襯底上自下而上依次包括底柵電極、第一電介質層、底層石墨烯、絕緣阻擋層、頂層石墨烯、第二電介質層及頂柵電極；所述底層石墨烯及所述頂層石墨烯為帶狀石墨烯或石墨烯納米帶；所述帶狀石墨烯的寬度大于100nm；所述石墨烯納米帶的寬度范圍為1～100nm。

2.根據權利要求1所述的基于石墨烯的隧穿場效應管單元，其特征在于：所述絕緣阻擋層為少層六角氮化硼薄膜或二硫化鉬薄膜；所述少層六角氮化硼薄膜的厚度范圍是1～2nm；所述二硫化鉬薄膜的厚度范圍是1～2nm。

3.根據權利要求1所述的基于石墨烯的隧穿場效應管單元，其特征在于：所述第一電介質層及第二電介質層為厚層六角氮化硼薄膜或氧化鋁薄膜；所述厚層六角氮化硼薄膜的厚度范圍是20～50nm；所述氧化鋁薄膜的厚度范圍是10～40nm。

4.一種基于石墨烯的隧穿場效應管陣列，其特征在于，所述基于石墨烯的隧穿場效應管陣列包括：

襯底；

至少兩個縱向平行排列的底柵電極，形成于所述襯底上；

第一電介質層，形成于所述襯底上并覆蓋所述底柵電極中間部分，所述底柵電極兩端接觸部分露出；

至少兩個縱向平行排列的底層石墨烯，所述底層石墨烯中間部分形成于所述第一電介質層上且正對所述底柵電極；所述底層石墨烯的兩端接觸部分形成于所述襯底上且不與所述底柵電極兩端接觸；所述底層石墨烯為帶狀石墨烯或石墨烯納米帶；所述帶狀石墨烯的寬度大于100nm；所述石墨烯納米帶的寬度范圍為1～100nm；

絕緣阻擋層，形成于所述第一電介質層上并覆蓋所述底層石墨烯中間部分，所述底層石墨烯兩端接觸部分及所述底柵電極兩端接觸部分露出；

至少兩個橫向平行排列的頂層石墨烯，所述頂層石墨烯中間部分形成于所述絕緣阻擋層上，所述頂層石墨烯兩端接觸部分形成于所述襯底上；所述頂層石墨烯為帶狀石墨烯或石墨烯納米帶；所述帶狀石墨烯的寬度大于100nm；所述石墨烯納米帶的寬度范圍為1～100nm；

第二電介質層，形成于所述絕緣阻擋層上并覆蓋所述頂層石墨烯中間部分，所述頂層石墨烯兩端接觸部分、所述底層石墨烯兩端接觸部分及所述底柵電極兩端接觸部分露出；

至少兩個橫向平行排列的頂柵電極，所述頂柵電極中間部分形成于所述第二電介質層上且正對所述頂層石墨烯，所述頂柵電極兩端接觸部分形成于所述襯底上且不與所述頂層石墨烯兩端接觸。

5.根據權利要求4所述的基于石墨烯的隧穿場效應管陣列，其特征在于：所述絕緣阻擋層為少層六角氮化硼薄膜或二硫化鉬薄膜；所述少層六角氮化硼薄膜的厚度范圍是1～2nm；所述二硫化鉬薄膜的厚度范圍是1～2nm。

6.根據權利要求4所述的基于石墨烯的隧穿場效應管陣列，其特征在于：所述第一電介質層及第二電介質層為厚層六角氮化硼薄膜或氧化鋁薄膜；所述厚層六角氮化硼薄膜的厚度范圍是20～50nm；所述氧化鋁薄膜的厚度范圍是10～40nm。