[發(fā)明專利]基于二維薄膜的超陡亞閾值擺幅場(chǎng)效應(yīng)晶體管及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810290740.1
• 申請(qǐng)日: 2018-04-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108511519B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任天令;田禾;吳凡;王雪峰;楊軼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/49
• 分類號(hào): H01L29/49;H01L29/78
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

1.一種基于二維薄膜的超陡亞閾值擺幅場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，包括：

襯底、第一電極、第二電極、阻變層、二維薄膜、背柵控制信號(hào)裝置及源漏信號(hào)輸入裝置；

所述襯底，一端連接所述背柵控制信號(hào)裝置，另一端連接所述二維薄膜，用于為所述第一電極、第二電極及阻變層提供支撐保護(hù)作用；

所述第一電極，一端與所述二維薄膜連接，另一端與所述背柵控制信號(hào)裝置及源漏信號(hào)輸入裝置連接，用于導(dǎo)電以完成電流輸送；

所述第二電極，一端與所述阻變層連接，另一端與所述源漏信號(hào)輸入裝置連接，用于導(dǎo)電以完成電流輸送；

所述阻變層，一端與所述二維薄膜連接，另一端與所述第二電極連接，用于形成導(dǎo)電細(xì)絲以完成阻抗的變化，完成所述基于二維薄膜的超陡亞閾值擺幅場(chǎng)效應(yīng)晶體管的“開(kāi)”態(tài)過(guò)程或者“關(guān)”態(tài)過(guò)程；

所述二維薄膜，一端與所述襯底連接，另一端與所述阻變層連接，用于調(diào)控所述阻變層的通斷；

所述背柵控制信號(hào)裝置，一端與所述源漏信號(hào)輸入裝置及第一電極連接，另一端與所述襯底連接，用于控制基于二維薄膜的超陡亞閾值擺幅場(chǎng)效應(yīng)晶體管的通斷；

所述源漏信號(hào)輸入裝置，一端與所述第二電極連接，另一端與所述第一電極及背柵控制信號(hào)裝置連接，用于控制亞閾值擺幅及基于二維薄膜的超陡亞閾值擺幅場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述襯底包括：

絕緣層及導(dǎo)電層；

所述絕緣層，一端與所述二維薄膜連接，另一端與所述導(dǎo)電層連接，用于隔離所述背柵控制信號(hào)裝置產(chǎn)生的背柵控制信號(hào)；

所述導(dǎo)電層，一端與所述絕緣層連接，另一端與所述背柵控制信號(hào)裝置連接，用于導(dǎo)電以控制電場(chǎng)大小和方向。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，構(gòu)成所述二維薄膜的材料包括：雙層石墨烯。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述阻變層通過(guò)氧化形成，包括：自然氧化的氧化層。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，構(gòu)成所述導(dǎo)電層的材料包括：摻雜半導(dǎo)體、金屬、導(dǎo)電膠、金屬氧化物或柔性電極。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，構(gòu)成所述第一電極的材料包括：摻雜半導(dǎo)體、金屬、導(dǎo)電膠、金屬氧化物或柔性電極。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，構(gòu)成所述第二電極的材料包括：摻雜半導(dǎo)體、金屬、導(dǎo)電膠、金屬氧化物或柔性電極。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述阻變層的厚度范圍包括：0.33nm～50nm。

9.一種根據(jù)權(quán)利要求1至8任一權(quán)利要求所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，包括：

制作襯底，所述襯底包括導(dǎo)電層和絕緣層；采用掩膜版將二維薄膜轉(zhuǎn)移或剝離到襯底上，并圖形化；采用相應(yīng)的制作工藝，確定第一電極的位置及面積，同時(shí)確定第二電極的位置及面積；在氧氣氛圍中經(jīng)過(guò)自然氧化形成阻變層。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述圖形化包括：通過(guò)曝光，顯影，將掩膜版上的圖像轉(zhuǎn)移到襯底上。