[發(fā)明專利]石墨烯場效應(yīng)管及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010635911.7
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111739803B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張金松;于承霖;李紹銳;高志廷;王永超;李耀鑫;王亞愚
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

1.一種石墨烯場效應(yīng)管的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

獲得帶有石墨烯層的襯底，所述石墨烯層位于所述襯底上；

在所述石墨烯層上制備源極電極和漏極電極；

在所述襯底上依次形成第一承載層和頂蓋層，所述第一承載層中設(shè)置的與所述石墨烯層對應(yīng)的通孔和所述石墨烯層、所述頂蓋層形成承載空腔，在確定所述承載空腔中已經(jīng)注入液態(tài)氫離子電解質(zhì)之后，密封所述承載空腔，得到石墨烯場效應(yīng)管，

其中，所述石墨烯場效應(yīng)管的柵極電極與所述液態(tài)氫離子電解質(zhì)接觸；

其中，在所述襯底上依次形成第一承載層和頂蓋層，所述第一承載層中設(shè)置的與所述石墨烯層對應(yīng)的通孔和所述石墨烯層、所述頂蓋層形成承載空腔，在確定所述承載空腔中已經(jīng)注入液態(tài)氫離子電解質(zhì)之后，密封所述承載空腔，得到石墨烯場效應(yīng)管，包括：

在所述襯底上依次形成第一承載層和頂蓋層，所述第一承載層中設(shè)置的與所述石墨烯層對應(yīng)的通孔和所述石墨烯層、所述頂蓋層形成承載空腔；

通過所述承載空腔上的通道注入所述液態(tài)氫離子電解質(zhì)；

對所述第一承載層和所述頂蓋層進(jìn)行處理，密封所述液態(tài)氫離子電解質(zhì)，得到所述石墨烯場效應(yīng)管，

其中，所述通道包括以下任一種：所述第一承載層和所述頂蓋層之間的縫隙、所述第一承載層上的孔、所述頂蓋層上與所述通孔位置對應(yīng)的孔；

其中，在所述柵極電極和所述源極電極之間施加一個(gè)正的柵極電壓時(shí)，產(chǎn)生的電場會驅(qū)動(dòng)所述液態(tài)氫離子電解質(zhì)中的氫離子在所述石墨烯層的表面聚集，在所述石墨烯層和所述液態(tài)氫離子電解質(zhì)之間形成電荷，石墨烯層的電阻會被調(diào)制；

當(dāng)所述柵極電壓增加超過氫化電壓且小于第一電壓值時(shí)，所述石墨烯層的石墨烯通道由導(dǎo)電狀態(tài)逐漸變?yōu)榻^緣狀態(tài)，所述漏極電極和所述源極電極之間的源漏電流急劇下降；

當(dāng)所述柵極電壓從第二電壓值逐漸下降至第三電壓值時(shí)，所述石墨烯通道由絕緣狀態(tài)逐漸恢復(fù)到導(dǎo)電狀態(tài)，所述源漏電流逐漸增大，并在所述柵極電壓達(dá)到第四電壓值時(shí)，所述石墨烯通道達(dá)到完全打開狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述襯底上依次形成第一承載層和頂蓋層，所述第一承載層中設(shè)置的與所述石墨烯層對應(yīng)的通孔和所述石墨烯層、所述頂蓋層形成承載空腔，在確定所述承載空腔中已經(jīng)注入液態(tài)氫離子電解質(zhì)之后，密封所述承載空腔，得到石墨烯場效應(yīng)管，包括：

在所述第一承載層中、或者在所述第一承載層與所述頂蓋層之間，放置預(yù)先制備好的柵極電極。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

在所述石墨烯層上制備所述源極電極和漏極電極的同時(shí)，在所述襯底上制備柵極電極，所述柵極電極與所述石墨烯層不接觸。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下至少一個(gè)步驟：

在所述石墨烯層上制備所述漏極電極、所述源極電極以及在所述襯底上制備所述柵極電極之前，在所述石墨烯層和所述襯底上制備粘附層，所述粘附層位于所述柵極電極與所述襯底、所述源極電極與所述石墨烯層、所述漏極電極與所述石墨烯層之間；并且/或者

在所述石墨烯層上制備所述源極電極和所述漏極電極之后，在所述源極電極和所述漏極電極上制備阻擋層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述石墨烯層為單層或雙層結(jié)構(gòu)，所述襯底包括硬質(zhì)襯底或柔性襯底，在所述襯底為柔性襯底時(shí)，所述石墨烯場效應(yīng)管的材料為柔性材料，

所述柵極電極的材料包括鉑。