[發明專利]霍爾器件及其制備方法與電子設備

在審

• 申請號: 201810167248.5
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108269913A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 黃天迅;林曉陽;羅梟;趙巍勝;冷群文;溫良恭
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學青島研究院
• 主分類號: H01L43/04
• 分類號: H01L43/04;H01L43/06;H01L43/10
• 代理公司: 北京太合九思知識產權代理有限公司 11610
• 代理人: 劉戈

本發明實施例提供了一種霍爾器件及其制備方法與電子設備。該霍爾器件包括：襯底；位于所述襯底上的有源區，所述有源區包括形成于所述襯底表面的石墨烯層和形成于所述石墨烯層上的氟化石墨烯層；以及，位于所述有源區外圍，并與所述有源區接觸的金屬電極。本發明實施例能夠避免制備工藝污染以及環境污染對石墨烯霍爾器件性能和穩定性的影響，以提高霍爾器件的靈敏度。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種霍爾器件及其制備方法與電子設備。

背景技術

近年來，石墨烯霍爾器件因其溝道材料石墨烯具有極低的載流子濃度、極高的遷移率以及厚度薄等優點受到廣泛關注。靈敏度是霍爾器件的關鍵性能參數，其大小主要與霍爾器件中溝道材料的結構和性質有關。通常，溝道材料中載流子濃度越低、遷移率越高、溝道材料的厚度越薄，霍爾器件的靈敏度就越高。

但是，目前制備出來的石墨烯霍爾器件的性能并沒有達到理論計算的結果。主要限制因素之一是制造工藝中以及空氣中的污染物。由于霍爾器件中石墨烯只有幾個原子層厚，極其容易受到環境的干擾，比如石墨烯表面與空氣的摻雜會導致石墨烯中的載流子濃度增加、遷移率降低等問題。

發明內容

本發明實施例提供了一種霍爾器件及其制備方法與電子設備，目的在于避免制備工藝污染以及環境污染對石墨烯霍爾器件性能和穩定性的影響，以提高霍爾器件的靈敏度。

為了解決上述技術問題，本發明一實施例提供了一種霍爾器件。該霍爾器件包括：襯底；位于所述襯底上的有源區，所述有源區包括形成于所述襯底表面的石墨烯層和形成于所述石墨烯層上的氟化石墨烯層；以及，位于所述有源區外圍，并與所述有源區接觸的金屬電極。

可選地，所述氟化石墨烯層為單層氟化石墨烯薄膜；所述石墨烯層為單層或多層石墨烯薄膜。

可選地，上述霍爾器件，還包括：形成于所述石墨烯層上表面邊緣處并與所述氟化石墨烯層邊沿接觸的邊石墨烯層；所述金屬電極覆蓋在所述邊石墨烯層上并與所述石墨烯層邊沿接觸。

可選地，所述金屬電極與所述石墨烯層裸露在外的邊沿接觸，且所述金屬電極部分覆蓋于所述氟化石墨烯層的邊沿及其上表面邊緣處。

可選地，所述有源區呈十字型結構；所述十字型結構的四條分支的末端上分別設置有所述金屬電極；所述十字形結構的一對相對末端上的所述金屬電極為激勵電極，其另一對相對末端上的所述金屬電極為霍爾電極。

本發明另一實施例還提供了一種電子設備。該電子設備包括：上述所述的霍爾器件。

本發明另一實施例還提供了一種霍爾器件的制備方法。該制備方法包括：在襯底上制備至少兩層結構的石墨烯薄膜；通過光刻制備金屬電極圖形；沉積金屬電極材料；通過剝離的方式形成圖形化的金屬電極，所述金屬電極位于所述石墨烯薄膜的外圍并與所述石墨烯薄膜接觸；對所述石墨烯薄膜的表層進行氟化處理得到氟化石墨烯層，所述氟化石墨烯層以及位于所述氟化石墨烯層下方的石墨烯層構成所述霍爾器件的有源區。

可選地，在通過光刻制備金屬電極圖形之前，還包括：對所述石墨烯薄膜進行圖形化刻蝕形成十字形結構的石墨烯薄膜。

可選地，所述十字型結構的四條分支的末端上分別設置有所述金屬電極；所述十字形結構的一對相對末端上的所述金屬電極為激勵電極；另一對相對末端上的所述金屬電極為霍爾電極。

可選地，在襯底上制備至少兩層結構的石墨烯薄膜，包括：采用化學氣相沉積法或機械剝離法在所述襯底上制備所述至少兩層結構的石墨烯薄膜；或者，采用化學氣相沉積法或金屬偏析法在第一金屬襯底上生成所述至少兩層結構的石墨烯薄膜；將所述至少兩層結構的石墨烯薄膜從所述第一金屬襯底上轉移至所述襯底上。