[發(fā)明專利]一種電場可控的二維材料肖特基二極管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810159396.2
• 申請日: 2018-02-26
• 公開（公告）號: CN108493255B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設計）人: 湯乃云;王倩倩;單亞兵;杜琛;徐浩然
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/24
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

本發(fā)明涉及一種電場可控的二維材料肖特基二極管，包括襯底層，襯底層自下而上依次設置金屬層、高介電常數材料層和單層二維半導體材料層，單層二維半導體材料層的兩端分別設置金屬電極A和金屬電極B，單層二維半導體材料層的上部部分區(qū)域設置多層二維半導體材料層，多層二維半導體材料層與金屬電極B接觸。與現有技術相比，本發(fā)明肖特基二極管節(jié)省單元器件的占有空間，有利于器件高密度發(fā)展；利用外加電場誘導鐵電材料極化電場激發(fā)大量載流子從而促使二維材料相變，誘導相變方法簡單、可控、成本低；施加外加電場時，單層二維材料發(fā)生半導體到金屬相變，實現金屬電極與單層二維半導體材料的接觸轉變?yōu)闅W姆接觸，降低肖特基二極管寄生電阻。

技術領域

本發(fā)明屬于半導體器件領域，具體涉及一種電場可控的二維材料肖特基二極管。

背景技術

肖特基二極管(又稱SBD)，因為具有多數導電載子且在正向偏壓下具有低導通電壓的優(yōu)點，廣泛應用于電源管理集成電路中來改善電源轉換效率。肖特基二極管利用金屬半導體結，其提供肖特基位壘并且在金屬層和摻雜半導體層之間被產生。對于具有N型半導體層的肖特基二極管，金屬層充當陽極，并且N型半導體層充當陰極。通常，肖特基二極管通過容易地在正向偏置方向上傳遞電流和在反向偏置方向上阻斷電流而像傳統(tǒng)p-n二極管一樣起作用。肖特基二極管是多數載流子器件并且不顯出導致開關損耗的少數載流子行為。但目前，隨著電子器件高密度發(fā)展的趨勢，對單元器件占有空間的要求越來越嚴格，現有肖特基二極管難以滿足器件高密度發(fā)展需求。此外，現有肖特基二極管制備工藝復雜，其寄生電阻大，器件在制作后不能恢復至初始狀態(tài)，使其應用受限。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題而提供一種電場可控的二維材料肖特基二極管，以適應新型電子器件高速發(fā)展的需求。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現：

一種電場可控的二維材料肖特基二極管，包括襯底層，所述襯底層自下而上依次設置金屬層、高介電常數材料層和單層二維半導體材料層，所述單層二維半導體材料層的兩端分別設置金屬電極A和金屬電極B，所述單層二維半導體材料層的上部部分區(qū)域設置多層二維半導體材料層，所述多層二維半導體材料層與所述金屬電極B接觸；在所述襯底層施加正向電場時，所述高介電常數材料層極化，產生的極化電場誘導單層二維半導體材料層發(fā)生半導體-金屬相變，所述多層二維半導體材料層仍保持半導體相，金屬相的單層二維半導體材料層和半導體相的多層二維半導體材料層接觸，器件成為肖特基二極管；在所述襯底層施加反向電場時，所述高介電常數材料層內極化電場消失，所述單層二維半導體材料層恢復為半導體相，器件恢復為原始狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述的單層二維半導體材料層以及多層二維半導體材料層采用MoTe₂材料。

優(yōu)選地，所述多層二維半導體材料層的厚度為1-3nm，通過轉移或化學氣相沉積法覆蓋在所述單層二維半導體材料層上。

優(yōu)選地，所述單層二維半導體材料層的厚度為0.5-0.7nm，采用化學液相合成法制備得到，通過轉移或化學氣相沉積法覆蓋在所述高介電常數材料層上。

優(yōu)選地，所述單層二維半導體材料層的半導體-金屬相變轉換能小于100毫電子伏特，所述多層二維半導體材料層不具有相變特性。

優(yōu)選地，所述襯底層采用硅材料。

優(yōu)選地，所述金屬層為金，厚度為10-100nm。

優(yōu)選地，所述高介電常數材料層采用采用PVDF-TrFE或其它介電常數大于10的鐵電材料，厚度為10-100nm。

優(yōu)選地，所述襯底層施加的正向電場及反向電場均大于所述高介電常數材料層的矯頑電場。