[發明專利]一種基于拓撲半金屬的FET和HEMT及其制備方法

有效

• 申請號: 201510337336.1
• 申請日: 2015-06-17
• 公開（公告）號: CN105006485B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 王健;劉易;趙弇斐
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/24;H01L29/66;H01L29/778
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙)11360
• 代理人: 王巖

1.一種基于拓撲半金屬的場效應晶體管，其特征在于，所述場效應晶體管包括：襯底；形成在襯底上的溝道層；分別形成在溝道層上兩側的源極和漏極；形成在溝道層上源極和漏極之間的柵極；所述溝道層采用n型摻雜或p型摻雜的砷化鎘Cd3As2材料；Cd3As2為拓撲半金屬，其體態具有兩個狄拉克錐，狄拉克點受晶體對稱性保護而不會產生能隙。

2.如權利要求1所述的場效應晶體管，其特征在于，進一步包括形成在襯底和溝道層之間的緩沖層，所述緩沖層采用適合Cd3As2外延生長的材料。

3.如權利要求1所述的場效應晶體管，其特征在于，進一步包括形成在溝道層左右兩側的高摻雜層；所述高摻雜層采用比溝道層摻雜濃度高的n型或p型半導體材料，或者比溝道層摻雜濃度高的n型或p型Cd3As2材料。

4.如權利要求1所述的場效應晶體管，其特征在于，進一步包括在溝道層上方形成凹陷，柵極直接形成在凹陷上。

5.一種基于拓撲半金屬的場效應晶體管的制備方法，其特征在于，制備方法，包括以下步驟：

1)提供襯底，襯底選用普通半導體材料；

2)在襯底上，采用金屬有機化學氣相沉積MOCVD或分子束外延MBE技術生長砷化鎘，形成溝道層；

3)在溝道層上表面兩側，蒸發金屬或生長導電金屬氧化物氮化物形成源極和漏極；

4)在源極和漏極之間，蒸發金屬或生長導電金屬氧化物氮化物形成柵極。

6.一種基于拓撲半金屬的高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述高電子遷移率晶體管包括：襯底；形成在襯底上的溝道層；形成在溝道層上的勢壘層；分別形成在勢壘層上兩側的源極和漏極；形成在源極和漏極之間的柵極；溝道層采用未摻雜的砷化鎘Cd3As2材料；溝道層和勢壘層采用不同晶格常數的材料，在二者的界面上形成二維電子氣。

7.如權利要求6所述的高電子遷移率晶體管，其特征在于，勢壘層采用n型摻雜的含有Cd或As元素的半導體材料；勢壘層的材料的帶隙大于溝道層的材料的帶隙。

8.如權利要求6所述的高電子遷移率晶體管，其特征在于，進一步包括在溝道層和勢壘層之間加入間隔層。

9.如權利要求6所述的高電子遷移率晶體管，其特征在于，進一步包括形成在襯底和溝道層之間的緩沖層，緩沖層采用適合拓撲半金屬Cd3As2外延生長的材料。

10.一種基于拓撲半金屬的高電子遷移率晶體管的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

1)提供襯底，襯底選用普通半導體材料；

2)在襯底上，采用MOCVD或MBE技術外延生長砷化鎘，形成溝道層；

3)在溝道層上，采用MOCVD或MBE技術外延生長勢壘層，二者采用不同晶格常數的材料，在二者的界面上形成二維電子氣；

4)在勢壘層上表面兩側蒸發金屬或生長導電金屬氧化物氮化物形成源極和漏極；

5)在源極和漏極之間，蒸發金屬或生長導電金屬氧化物氮化物形成柵極。