[發明專利]一種將金屬電極轉移至二維材料上的方法

在審

• 申請號: 202111420791.X
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114203541A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 葉鐳;林潤峰;黃鑫宇;童磊;彭追日;李政;徐浪浪;繆向水
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;湖北江城實驗室
• 主分類號: H01L21/285
• 分類號: H01L21/285
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 汪潔麗

本發明公開了一種將金屬電極轉移至二維材料上的方法，其包括：獲取待轉移結構，所述待轉移結構包括襯底、形成于襯底上的過渡層以及形成于過渡層上的金屬電極圖案；對所述過渡層進行濕法刻蝕，去除未被金屬電極圖案覆蓋的所述過渡層；通過有機柔性材料將待轉移結構中的金屬電極圖案從所述過渡層上整體粘起并貼合至目標結構中的二維材料上；去除所述有機柔性材料，完成金屬電極與二維材料的范德華接觸。通過引入過渡層并結合濕法刻蝕和干法轉移，使得容易實現待轉移圖案的整體剝離，大大提高了制備的成功率，且通過范德華力結合金屬電極和二維材料，能夠大大提高兩者的接觸性能。

技術領域

本發明屬于半導體結構制備技術領域，更具體地，涉及一種將金屬電極轉移至二維材料上的方法。

背景技術

在信息處理量與日俱增的今天，電路的集成度不斷提高，驅使著器件朝著小型化的方向發展。但是，隨著尺寸進一步縮小，傳統硅基器件面臨著短溝道效應等物理限制問題。二維材料作為一種新型材料，在光、電、磁、熱等方面展示出了優異性質，吸引了廣泛的研究興趣。在尺寸縮小至10nm級別以下時，二維材料仍能維持良好的受柵控能力，可以有效緩解短溝道效應。因此，二維材料有望成為下一代半導體材料。

然而，接觸電阻在低維器件中是一個不能忽略的問題。在傳統的器件制備工藝流程中，通過在二維材料上直接沉積金屬，由于金屬和二維材料界面上復雜的相互作用，例如金屬和二維材料之間形成的化學鍵、金屬與二維材料之間發生的界面應變、二維材料表面吸附的水和碳氫化合物、器件制備過程中二維材料表面受到的高能金屬原子轟擊以及制備過程中的光刻膠殘留等因素都使得金屬與二維材料之間的接觸性能下降。并且，隨著器件尺寸的減小，金屬電極與二維材料之間的接觸電阻會變得愈發明顯，甚至主導器件的電性能。因此，需要提出一種有效的方法改善金屬與二維材料的接觸問題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種將金屬電極轉移至二維材料上的方法，其目的在于解決金屬電極與二維材料之間接觸性能較差的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種將金屬電極轉移至二維材料上的方法，其包括：

獲取待轉移結構，所述待轉移結構包括襯底、形成于襯底上的過渡層以及形成于過渡層上的金屬電極圖案；

對所述過渡層進行濕法刻蝕，去除未被金屬電極圖案覆蓋的所述過渡層；

通過有機柔性材料將待轉移結構中的金屬電極圖案從所述過渡層上整體粘起并貼合至目標結構中的二維材料上；

去除所述有機柔性材料，完成金屬電極與二維材料的范德華接觸。

優選地，所述獲取待轉移結構，包括：

提供轉移襯底；

在所述轉移襯底上生長過渡層；

在所述過渡層上形成圖案化的光刻膠層；

蒸鍍金屬材料并去除光刻膠層，得到位于所述過渡層上的金屬電極圖案。

優選地，所述過渡層的高度范圍為250nm～350nm。

優選地，所述金屬電極圖案包括底部的Cr和頂部的Au，其中Cr的高度范圍為8nm～12nm，Au的高度范圍為40nm～120nm。

優選地，對所述過渡層進行刻蝕，去除未被金屬電極圖案覆蓋的所述過渡層以及部分被所述金屬電極圖案覆蓋的過渡層。

優選地，所述有機柔性材料包括柔性支撐層和位于所述柔性支撐層上的柔性黏附層，所述有機柔性材料通過所述柔性黏附層粘起金屬電極圖案。

優選地，所述柔性支撐層包括PDMS或PMMA，所述柔性黏附層包括PVA；

去除所述有機柔性材料包括：