[發明專利]一種石墨烯基納米間隙場發射晶體管及其制作方法

有效

• 申請號: 202110034237.1
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112670347B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 許坤;田喜敏;段向陽;許軍偉;付林杰;王海麗;陳雷明;杜銀霄;曾凡光
• 申請（專利權）人: 鄭州航空工業管理學院
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/16;H01L29/417;H01L21/336
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 李現艷

1.一種石墨烯基納米間隙場發射晶體管，其特征在于：包括從下到上依次設置的襯底、調控柵極以及金屬陽極與金屬陰極，金屬陽極與金屬陰極分布在調控柵極的兩端，且兩者之間具有貫穿調控柵極設置的納米間隙，金屬陰極與調控柵極之間自上而下依次設置有石墨烯薄膜和二氧化硅層，通過調節調控柵極的電壓來實現金屬陽極與金屬陰極之間的導通與關斷。

2.根據權利要求1所述的一種石墨烯基納米間隙場發射晶體管，其特征在于：所述襯底為Si襯底，且Si襯底上生長有二氧化硅。

3.根據權利要求1所述的一種石墨烯基納米間隙場發射晶體管，其特征在于：所述調控柵極的厚度為30-50nm。

4.根據權利要求1所述的一種石墨烯基納米間隙場發射晶體管，其特征在于：所述金屬陽極的厚度為60-100nm。

5.一種石墨烯基納米間隙場發射晶體管的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、在Si襯底上生長二氧化硅；

步驟二、在二氧化硅上形成調控柵極；

步驟三、采用lift-off工藝在調控柵極的一端沉積金屬形成金屬陽極；

步驟四、在調控柵極和金屬陽極的頂部依次形成二氧化硅層和石墨烯薄膜；

步驟五、在金屬陽極一側進行光刻、曝光顯影；

步驟六、采用干法刻蝕石墨烯薄膜與二氧化硅層，然后采用濕法或者干法刻蝕調控柵極，把金屬陽極頂部的石墨烯薄膜與二氧化硅層完全刻蝕掉，形成貫穿調控柵極設置的納米間隙；

步驟七、在調控柵極的另一端沉積金屬形成金屬陰極。

6.根據權利要求5所述的制作方法，其特征在于：所述步驟七形成的金屬陰極的厚度為30-50nm，且金屬陰極距離納米間隙的距離不小于15nm。

7.根據權利要求6所述的制作方法，其特征在于：所述納米間隙的寬度為2-5?nm。

8.根據權利要求6所述的制作方法，其特征在于：所述二氧化硅層的厚度為20-30nm。