[發明專利]一種以離子液為頂柵的薄層Bi2

在審

• 申請號: 202010931585.4
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112038440A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 張禮杰;羅婷燕;鄒超;楊云
• 申請（專利權）人: 溫州大學新材料與產業技術研究院
• 主分類號: H01L31/101
• 分類號: H01L31/101;H01L31/0224;H01L31/032;H01L31/18
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 鄧凌云

本發明公開了一種Bi₂O₂Se晶體管器件的制備方法，根據該方法制備的器件是由離子液作為頂柵，直接在云母片上進行測試，不需要使用HF溶液刻蝕轉移Bi₂O₂Se，減少了對Bi₂O₂Se的傷害，使用的方法簡單，重復性好，對材料無傷害，本發明制備出的以離子液為頂柵的薄層Bi₂O₂Se晶體管器件可以擴展對Bi₂O₂Se的研究。

技術領域

本發明涉及無極納米材料以及光電器件技術領域，更具體地說它涉及一種以離子液為頂柵的薄層Bi₂O₂Se晶體管及其制備方法。

背景技術

具有良好環境穩定性的高遷移率超薄半導體，比如石墨烯、六方氮化硼(hBN) 和過渡金屬雙鹵代烴(TMDs)等新型二維原子薄材料因其在下一代電子和光子學領域的潛在應用而受到廣泛關注。載流子濃度和遷移率是任何數字應用半導體通道材料的兩個最主要的特征參數。信道材料的高載流子遷移率被用來加速高性能數字設備的運行速度。同時，低殘留載流子濃度的通道可以產生極好的柵極控制 (尤其是低閾值電壓)，這對于降低工作電壓至關重要，從而使低功率數字器件的制造成為可能。近年來，新發現的二維層狀Bi₂O₂Se表現出了優異的靈敏度和光電子性能。Bi₂O₂Se作為一種新型的二維半導體材料，具有良好的流動性和空氣穩定性。Bi₂O₂Se由交替補償陽離子((Bi2O2)_n²ⁿ⁺)和陰離子(Se_n^2n-)組成，層間間距約為0.608nm的弱靜電力將各層連接在一起。然而，高的暗電流和小開關比限制了基于Bi₂O₂Se的光電探測器在云母片襯底上的性能。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明在于提供一種以離子液為頂柵的薄層 Bi₂O₂Se晶體管及其制備方法，具有使用方法簡單，重復性好，對材料無傷害的有益效果。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種以離子液為頂柵的薄層Bi₂O₂Se晶體管及其制備方法，其特征在于：包括如下步驟；

1.CVD方法生長Bi₂O₂Se薄層晶片：

用Bi₂O₃和Bi₂Se₃粉末為反應物，稱取4：1的量，放入管式爐中，Bi₂Se₃放置在上游，Bi₂O₃放置在溫區中心，兩種反應物相距5cm，加熱溫度為650℃，以云母片作為襯底，放置在距離中心溫區13cm的下游，反應30min；反應前用Ar氣300sccm洗氣 20min，反應時Ar氣流量為100sccm；反應完后待自然冷卻，將樣品取出可在顯微鏡下觀察；

2.Au電極制備：

a)取一塊干凈的硅片，滴一滴PMMA并旋涂，旋涂完后將硅片放置在加熱到 150℃的加熱臺上加熱3min，使PMMA涂層固化；

b)利用電子束光刻的方法，在PMMA涂層上刻畫出Au電極形狀，然后將硅片泡在顯影液中1min，定影液30s，用N2氣槍吹干；

c)用熱蒸發的方法，將Au金屬蒸發沉積到硅片上，60nm厚；

d)將鍍完Au的硅片在50℃條件下，在丙酮中泡20min，將PMMA涂層泡掉，即可得到Au電極。