[發(fā)明專利]基于碲納米片的二維范德華雙極型晶體管及其構筑方法

有效

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• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113130637B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設計）人: 張躍;于慧慧;張錚;高麗;張先坤;洪孟羽;曾浩然;柳柏杉;肖建坤;湯文輝;李瑞山
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: H01L29/73
• 分類號: H01L29/73;H01L29/737;H01L29/06;H01L29/267;H01L21/34
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

1.一種基于碲納米片的二維范德華雙極型晶體管，其特征在于，包括不同厚度的二維p型碲納米片、二維n型半導體材料、電極及目標襯底；

所述不同厚度的二維p型碲納米片包括水熱法制備的厚層碲納米片和薄層碲納米片，所述厚層碲納米片厚度為30nm，所述薄層碲納米片厚度為5.5nm；

所述二維n型半導體材料為二硫化鉬，厚度為3nm；

所述電極為金屬電極，數量為三個，分別沉積在厚層碲納米片表面、薄層碲納米片表面以及二維n型半導體表面，所述金屬電極包括高功函數金屬電極Pd/Au和低功函數金屬電極Cr/Au，所述高功函數金屬電極設置在厚層碲納米片及薄層碲納米片表面；所述低功函數金屬電極設置在二維n型半導體材料表面。

2.根據權利要求1所述的基于碲納米片的二維范德華雙極型晶體管，其特征在于，所述目標襯底包括絕緣硅襯底、藍寶石襯底或柔性襯底。

3.權利要求1-2任一項所述的基于碲納米片的二維范德華雙極型晶體管的構筑方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：將潔凈的目標襯底裁切成所需大小，備用；

S2：利用水熱法合成不同厚度的p型碲納米片，所述不同厚度的p型碲納米片包括薄層碲納米片和厚層碲納米片，利用化學氣相沉積法或機械剝離法制備二維n型半導體材料；

S3：將S2中的薄層碲納米片及二維n型半導體材料轉移到S1裁切好的目標襯底上；

S4：將薄層碲納米片及二維n型半導體材料表面涂覆有機膠，烘干備用；

S5：選取S2中厚層碲納米片轉移到目標襯底上，做雙極型晶體管的發(fā)射極；

S6：將S4中涂覆有有機膠的二維n型半導體材料轉移到S5中的碲納米片上，去膠，做雙極型晶體管的基極，碲納米片與二維n型半導體形成發(fā)射結；

S7：將S4中涂覆有有機膠的薄層碲納米片轉移到S6中的發(fā)射結上，并去膠，作為雙極型晶體管的集電極，得到基于厚層碲納米片/二維n型半導體材料/薄層碲納米片的二維范德華異質結；

S8：在S7中樣品上涂覆PMMA，烘干，利用電子束曝光在三層材料中分別曝出三個溝道，并利用熱蒸鍍沉積金屬電極，得到基于碲納米片的二維范德華雙極型晶體管。

4.根據權利要求3所述的基于碲納米片的二維范德華雙極型晶體管的構筑方法，其特征在于，所述S4的具體方法包括：在薄層碲納米片及機械剝離法得到的二維n型半導體表面旋涂一層PPC，在60-90℃的熱板上烘干10-50s；在化學氣相沉積得到的二維n型半導體表面旋涂一層PMMA，在90-130℃的熱板上烘干30-60s。

5.根據權利要求3所述的基于碲納米片的二維范德華雙極型晶體管的構筑方法，其特征在于，若二維n型半導體為機械剝離法得到，所述S6的具體方法包括：

S6.1在PPC與硅片的接觸邊緣處注水并撕拉PPC薄膜，將二維n型半導體轉移至PPC膜上；

S6.2利用精確轉移平臺的對準功能，將載有所需樣品的PPC薄膜轉移到S5中的碲納米片正上方，并為底層碲納米片預留出電極曝光區(qū)域；

S6.3將覆蓋PPC薄膜的二維n型半導體/碲納米片置于丙酮中，50-80℃浸泡2-5min，去除PPC，得到碲納米片與n型半導體形成的發(fā)射結；

若二維n型半導體為化學氣相沉積法得到，所述S6的具體方法包括：

S6.1將表面旋涂有PMMA的絕緣硅片置于氫氟酸溶液中，使載有n型半導體納米片的PMMA與襯底分離，并用清水沖洗PMMA薄膜；

S6.2利用精確轉移平臺的對準功能，將載有所需樣品的PMMA薄膜轉移到S5中的碲納米片正上方，并為底層碲納米片預留出電極曝光區(qū)域；

S6.3將覆蓋PMMA薄膜及二維n型半導體/碲納米片的目標襯底置于丙酮中，80-110℃浸泡10-15min，去除PMMA，得到碲納米片與n型半導體形成的發(fā)射結。