[發明專利]石墨烯異質結構場效應晶體管

有效

• 申請號: 201480011246.7
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN105027294B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 文廷瑄
• 申請（專利權）人: HRL實驗室有限責任公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/16;H01L21/336;H01L29/45
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 顧麗波;李榮勝

一種場效應晶體管包括襯底、位于襯底上方的第一石墨烯(Gr)層、位于襯底上方的第二石墨烯(Gr)層、位于襯底上且在第一石墨烯層與第二石墨烯層之間的氟化石墨烯(GrF)層、位于第一石墨烯層上的第一歐姆接觸件、位于第二石墨烯層上的第二歐姆接觸件、在氟化石墨烯層上對齊的柵極、以及位于柵極與氟化石墨烯層之間和柵極與第一歐姆接觸件及第二歐姆接觸件之間的柵電介質。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2013年2月22日提交的美國臨時專利申請No.61/767,922的優先權，該申請全部內容以引用方式并入本文中。另外，本申請還要求于2014年1月20日提交的美國正式專利申請No.14/159,059的優先權，該申請全部內容以引用方式并入本文中。

技術領域

本公開涉及石墨烯晶體管。

背景技術

已經有人描述了采用寬禁帶材料的石墨烯晶體管的一些替代性形式。

L.Britnell等人的“Field-effect Tunneling transistor based on verticalgraphene heterostructures”(基于縱向石墨烯異質結構的隧道場效應晶體管),Science,vol.335,p.947,2012描述了采用六方氮化硼(h-BN)或MoS₂作為用于縱向幾何場效應管(FET)和縱向石墨烯異質結構隧道場效應管(FET)這兩種FET的寬禁帶隧道勢壘。縱向幾何場效應管示出了約50的導通/關斷率(h-BN)。縱向石墨烯異質結構隧道場效應管示出了約10⁴的導通/關斷率(MoS₂)。

H.Yang,J.Heo,S.Park,H.J.Song,D.H.Seo,K.E.Byun,P.Kim,I.Yoo,H.J.Chung和K.Kim的“Graphene Barristor,a triode device with a gate-controlled Schottkybarrier”(石墨烯勢壘晶體管，具有受柵極控制的肖特基勢壘的三極管器件),Science,vol.336,p.6085,2012描述了帶有對石墨烯/硅肖特基勢壘高度的柵極控制的石墨烯/硅縱向勢壘晶體管。

W.Mehr,J.Dabrowski,J.C.Scheytt,G.Lippert,Y.–H.Xie,M.C.Lemme,M.Ostling和G.Lupina的“Vertical Graphene Base Transistor”(縱向石墨烯基底晶體管),IEEEElectron Dev.Lett.,vol.33,pp.691,2012描述了縱向石墨烯基底晶體管。

需要對這些石墨烯晶體管進行改進。本公開的實施例是對這些以及其他需求的嘗試。

發明內容

在本文公開的第一實施例中，一種場效應晶體管包括襯底、位于所述襯底上方的第一石墨烯(Gr)層、位于所述襯底上方的第二石墨烯(Gr)層、位于所述襯底上且在第一石墨烯層與第二石墨烯層之間的氟化石墨烯(GrF)層、位于第一石墨烯層上的第一歐姆接觸件、位于第二石墨烯層上的第二歐姆接觸件、在所述氟化石墨烯層上對齊的柵極、以及位于所述柵極與所述氟化石墨烯層之間和柵極與第一歐姆接觸件及第二歐姆接觸件之間的柵電介質。