[發明專利]一種基于二維半導體晶體的柵控PN結

有效

• 申請號: 201410265121.9
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104078508B
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 劉景全;郭杰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L29/43
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

1.一種基于二維半導體晶體的柵控PN結，包括柵區、源區、漏區、溝道區和襯底，其特征在于，所述柵區位于所述溝道區的下方，所述柵區包括柵介質和柵電極，所述柵電極由兩個分離的第一柵電極和第二柵電極構成，所述源區和所述漏區位于所述溝道區的兩側，所述源區、所述漏區和所述柵區設置在所述襯底之上；所述柵介質為對電子絕緣、對離子導電的無機多孔材料，所述柵介質同時含有正、負兩種離子；

所述正離子為鈉離子、鎂離子、鉀離子、鈣離子中一種或多種；

所述負離子為氫氧根離子；

所述離子能在電場作用下移動到柵介質與溝道區界面，形成雙電層電容，實現對溝道區的靜電摻雜；

所述溝道區采用單層二維半導體晶體；

所述無機多孔材料為Al₂O₃、WO₃、Ta₂O₅、HfO₂、ZnO₂、TiO₂中任一種；

所述源區、漏區和所述柵電極材料為導體材料，所述導體材料為Pt、Ti、ITO中任一種；

通過控制第一柵電極的電壓極性，將第一柵電極上方溝道區摻雜成n型或p型，通過控制第二柵電極的電壓極性，將第二柵電極上方溝道區摻雜成n型或p型。

2.根據權利要求1所述的基于二維半導體晶體的柵控PN結，其特征在于：所述離子在制備無機多孔柵電介質過程中引入，或者在制備好無機多孔柵介質后再引入。

3.根據權利要求1-2任一項所述的基于二維半導體晶體的柵控PN結，其特征在于：所述襯底材料為絕緣材料，所述絕緣材料為硅片、玻璃、石英、陶瓷、塑料、聚亞酰胺、聚對苯二甲酸乙二酯中的一種。

4.根據權利要求1-2任一項所述的基于二維半導體晶體的柵控PN結，其特征在于：所述單層二維半導體晶體為單層MoS₂、MoSe₂、MoTe₂、WS₂、WSe₂、WTe₂、GeS₂、GeSe₂、GeTe₂、SnS₂、SnSe₂、SnTe₂、PbS₂、PbSe₂、PbTe₂、GaS、GaSe、GaTe、InS、InSe、InTe中任一種。