[發(fā)明專利]一種垂直單分子場效應晶體管集成器件及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011410903.9
• 申請日: 2020-12-06
• 公開（公告）號: CN112563330B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設計）人: 賈傳成;李佩慧;郭雪峰
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/06;H01L29/423
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 張耀

1.一種基于二維材料納米孔的垂直單分子場效應晶體管集成器件，其特征是：由二維材料模板條帶(1)、超平金屬電極條帶(2)、二維材料絕緣支撐納米孔陣列(3)、自組裝單分子(4)、二維材料漏端電極條帶陣列(5)、絕緣二維材料介質(zhì)層(6)以及導電二維材料柵電極條帶陣列(7)構(gòu)成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維材料納米孔的垂直單分子場效應晶體管集成器件，其特征是：具有柵極/介質(zhì)層/二維材料漏端電極/單個自組裝分子/超平金屬電極跨平面垂直異質(zhì)結(jié)構(gòu)；導電二維材料柵電極條帶陣列(7)包括但不限于石墨烯、1T相二硫化鈦(1T-TiS₂)、1T相二硫化鉬(1T-MoS₂)、1T相硒化釩(1T-VSe₂)或1T相銻化鎢(1T-WTe₂)作為頂柵電極；導電二維材料柵電極條帶陣列(7)材料厚度原子層可控，厚度為1-100nm；絕緣二維材料介質(zhì)層(6)包括但不限于用h-BN，Bi₂SeO₅，Ga₂N₃或SrTiO₃作為介質(zhì)層；絕緣二維材料介質(zhì)層(6)材料厚度原子層可控，h-BN厚度為1-30nm，Ga₂N₃厚度為1-30nm，SrTiO₃厚度為1-30nm，Bi₂SeO₅厚度為1-30nm；二維材料絕緣支撐納米孔陣列(3)所用材料包括但不限于h-BN，Bi₂SeO₅，Ga₂N₃或SrTiO₃；二維材料絕緣支撐納米孔陣列(3)厚度為3-5nm；二維材料模板條帶(1)包括但不限于二硫化鉬(MoS₂)、二硫化鉿(HfS₂)、二硒化釩(VSe₂)、二硒化鎢(WSe₂)、二銻化鎢(WTe₂)或二銻化鉬(MoTe₂)中的一種；二維材料模板條帶(1)厚度為1-3nm，寬度為7-50nm；超平金屬電極條帶(2)材料為Au、Ag或Pt，厚度為1-10nm，寬度為7-50nm，具有原子級平整表面。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維材料納米孔的垂直單分子場效應晶體管集成器件，其特征是：自組裝單分子(4)選用單側(cè)末端有巰基修飾的4,4-二(乙炔苯)苯硫酚分子，采用化學自組裝的方式；與二維材料漏端電極條帶陣列之間是非共價鍵的范德華作用，與所述超平金屬電極條帶之間通過Au-S、Ag-S或者Pt-S鍵連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二維材料納米孔的垂直單分子場效應晶體管集成器件，其特征是：二維材料絕緣支撐納米孔陣列為直徑小于3納米的納米孔陣列，采用以下方法中的一種得到，方法一：采用FIB工藝，在絕緣支撐層上納米孔定位處直接用聚焦在一個半高寬為3nm，束流約2pA的探針內(nèi)的35keV Ga⁺光束照射，打孔獲得所需結(jié)構(gòu)；方法二：首先用高能電子束在納米孔定位處產(chǎn)生缺陷點，然后用反應離子刻蝕方法在缺陷點處進行刻蝕，擴大缺陷點直徑，形成直徑小于3nm的納米孔陣列。