[發明專利]一種晶體管器件及其應用和制備

在審

• 申請號: 202010658629.0
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111969035A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 薛武紅;許小紅;楊瑞龍;呂寶華;次文娟;龐瑞雪
• 申請（專利權）人: 山西師范大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/10;H01L29/24;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 秦廣成

本發明公開一種晶體管器件及其應用和制備。公開的晶體管器件包含一溝道，溝道與晶體管器件的源極和漏極連接，溝道由奇數層二維鐵電半導體材料構成。還公開一種利用該晶體管器件實現室溫下產生負微分效應的方法，以及該種晶體管器件的制備方法。應用該晶體管器件可在室溫下穩定的產生負微分效應。

技術領域

本發明涉及半導體電子器件技術領域，主要涉及一種晶體管器件，以及一種利用該晶體管器件在室溫下產生負微分效應的方法。

背景技術

具有負微分(NDR)效應的電子器件在多重-數值邏輯電路、靜態存儲器件、高頻放大器和振蕩器中具有很大的應用。傳統的NDR器件由重摻雜p-n結組成，利用了p-n結的量子隧穿原理工作，即電荷載流子從一個能帶轉移到另一個能帶。這類器件存在結構復雜、不利于小型化、室溫低功率操控難等問題。

二維(2D)鐵電材料的出現，為解決以上問題帶來了機遇。因為鐵電材料的極化方向會隨著電場方向的改變而發生反轉，極化方向的反轉將調控其與電極形成的界面勢壘，從而導致器件電阻發生改變。另外，二維鐵電材料在原子層依然具有穩定的室溫鐵電特性，非常適合器件小型化和室溫穩定性的要求。

但實際應用中，二維鐵電半導體材料作為溝道的場效應晶體管器件在室溫下不能穩定的產生負微分效應。

發明內容

因此，本發明提供一種晶體管器件，以解決二維鐵電半導體材料作為溝道的晶體管器件在室溫下不能穩定產生負微分效應的問題。

本發明提供一種晶體管器件，包含一溝道，所述溝道與所述晶體管器件的源極和漏極連接，所述溝道由奇數層二維鐵電半導體材料構成。

在本發明的一些實施例中，所述溝道層中相鄰層具有相反的極化方向。

在本發明的一些實施例中，所述奇數層二維鐵電半導體材料為2H堆垛結構。

在本發明的一些實施例中，所述二維鐵電半導體材料為金屬硫族化合物、過渡金屬鹵化物和鉍氧硫族元素化物中的一種。

在本發明的一些實施例中，所述二維鐵電半導體材料為三硒化二銦、三硫化二銦、三碲化二銦、三硫化二鋁、三硒化二鋁、三碲化二鋁、三硫化二鎵、三硒化二鎵、三碲化二鎵、硫化鍺、硒化鍺、碲化鍺、硫化錫、硒化錫、碲化錫、碲化硅、碲化鉛、三溴化鉻、氧功能-碳化鈧、硒氧鉍、碲氧鉍和硫氧鉍中的一種。

在本發明的一些實施例中，所述晶體管器件的源極、漏極和柵極的材料為惰性導電材料；所述惰性導電材料為惰性金屬導電材料或惰性非金屬導電材料中的一種或兩種以上的組合；其中，所述惰性導電材料為鉑、金、鉻、鎳、鎢、鉬、釩、鈦、釕、銥、銠、鉭、石墨和重摻雜硅中的一種或兩種以上的組合；所述介電層的材料為絕緣材料，所述絕緣材料為二氧化硅、氮化硼、二氧化鉿和氧化鋁中的一種。

本發明的晶體管體檢的一種應用：使用如權利要求1所述的晶體管器件，在室溫下產生負微分效應。包括以下步驟：a.在所述源極和所述漏極兩端施加正電壓/負電壓，直至電壓達到所述二維鐵電半導體材料的矯頑電壓；b.在所述源極和所述漏極兩端施加負電壓/正電壓，直至電壓達到所述二維鐵電半導體材料的矯頑電壓；循環以上步驟a-b。

在本發明的一些實施例中，所述步驟a和所述步驟b分別可選的包括以下步驟：在達到矯頑電壓前，對所述柵極施加電壓；或在達到矯頑電壓前，對所述溝道施加光照。