[發明專利]基于二維硒化鎵材料場效應晶體管制備方法

有效

• 申請號: 201711177574.6
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107994099B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 王濤;李潔;趙清華;張穎菡;殷子昂;王維;介萬奇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/112;H01L31/032
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明公開了一種基于二維硒化鎵材料場效應晶體管制備方法，用于解決現有場效應晶體管制備方法制備效率低的技術問題。技術方案是在顯微鏡與三維對準?轉移平臺下，借助于PDMS將材料轉移到硅襯底上，能夠有效避免殘膠對器件的影響，使用碳纖維和PDMS自制掩膜板，然后蒸鍍上金屬電極，能夠制備出4?7μm左右的平直溝道，便于將尺寸較小的材料(≥10μm)制備成場效應晶體管。該二維GaSe場效應晶體管制備方法操作簡單、成本低、方便快捷，對材料無損傷，提高了場效應晶體管制備效率。

技術領域

本發明涉及一種場效應晶體管制備方法，特別涉及一種基于二維硒化鎵材料場效應晶體管制備方法。

背景技術

自2004年發現石墨烯以來，二維材料憑借獨特的物理、化學性質及其巨大的研究價值，受到了人們的廣泛關注。基于二維GaSe材料的場效應晶體管也因其高的光響應度、高的外量子效率等優異性能在光探測器領域表現出很大的應用前景。目前制備基于二維材料的場效應晶體管普遍采用的方法為光刻技術或銅網制備掩模，再結合蒸鍍技術進行電極的制備。

文獻1“Huang H,Wang P,Gao Y,et al.Highly sensitive phototransistorbased on GaSe nanosheets[J].Applied Physics Letters,2015,107(14):143112.”報道了采用電子束光刻制備掩膜，然后直接在二維GaSe材料上沉積Cr/Au電極，通過在氬氣中退火2h來去除殘膠和降低接觸電阻。電子束光刻技術設備昂貴，工藝復雜，制備效率低，且對二維材料會有一定的損傷和破壞。

文獻2“Hu P A,Wen Z,Wang L,et al.Synthesis of few-layer GaSenanosheets for high performance photodetectors[J].ACS nano,2012,6(7):5988-5994.”報道了采用銅網作為掩模板制備二維GaSe場效應晶體管，溝道為曲線型，尺寸為25-30μm。銅網作為掩模制備的二維場效應晶體管溝道尺寸較大，不便將尺寸較小的二維材料制備成場效應晶體管。

專利3“楊億斌,招瑜,肖也,等.一種二維材料場效應晶體管及制備方法,CN105826368 A[P].2016.”報道的通過機械劃痕法，采用針尖或者刀刃制備二維場效應晶體管的方法，針尖很容易劃傷材料，而且較難制備平直規則的溝道。

以上報道均表明目前沒有一種簡單便捷的二維GaSe材料場效應晶體管制備工藝。因此探索出一種工藝操作簡單、對材料無損壞的二維GaSe材料場效應晶體管制備工藝，是產業化的前提條件。

發明內容

為了克服現有場效應晶體管制備方法制備效率低的不足，本發明提供一種基于二維硒化鎵材料場效應晶體管制備方法。該方法在顯微鏡與三維對準-轉移平臺下，借助于PDMS將材料轉移到硅襯底上，能夠有效避免殘膠對器件的影響，使用碳纖維和PDMS自制掩膜板，然后蒸鍍上金屬電極，能夠制備出4-7μm左右的平直溝道，便于將尺寸較小的材料(≥10μm)制備成場效應晶體管。該二維GaSe場效應晶體管制備方法操作簡單、成本低、方便快捷，對材料無損傷，提高了場效應晶體管制備效率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案：一種基于二維硒化鎵材料場效應晶體管制備方法，其特點是包括以下步驟：

步驟一、采用垂直布里奇曼法生長GaSe單晶體，選取表面光滑無缺陷的GaSe體材料，沿其解理面解理得到厚度為10-15μm的GaSe薄層。

步驟二、將GaSe薄層平整地貼合到斯高膠帶上，斯高膠帶對折后迅速撕開，重復操作6-8次，直至膠帶上的材料黯淡無色。

步驟三、將粘有GaSe材料的膠帶平整地粘到厚度為0.5mm的聚二甲基硅氧烷上，在聚二甲基硅氧烷上剝離得到二維GaSe材料。