The invention belongs to the technical field of two dimensional semiconductor transistor, in particular, a method for preparing a two-dimensional semiconductor transistor with a top grid structure and a polymer electrolyte medium layer. The method comprises the preparation of a series of stacked structures, which are underlay, two-dimensional semiconductor materials, metal electrode materials acting as source and drain, electrolyte medium film formed by spin coating, and metal electrode material that act as grid. The electrolyte has a larger specific capacitance than the traditional dielectric material, and the gate is a topgrid structure. Therefore, the method of the invention can solve the application problems of the two-dimensional semiconductor field effect transistor in low operating voltage, low power consumption, high-speed circuit and flexible circuit.
【技术实现步骤摘要】
制备具有顶栅结构和聚合物电解质介质层的二维半导体晶体管的方法
本专利技术属于二维半导体晶体管
,具体涉及二维半导体晶体管的制备方法。
技术介绍
由于聚合物电解质与电极界面处会形成双层电的结构,所以它们相对于高介电常数材料仍具有很大的比电容(〜10μF·cm-2)。半导体中的感应载流子密度可以连续调节到5×1013cm-2,这样就可以在p型和n型之间调节场效应晶体管(FET)的极性。这不仅为表征半导体,而且为各种器件应用提供了独特的优势。室温下的溶液加工性也使其能够应用于大规模电路。最近,它们被用作基础研究和提高新兴二维层状材料性能指标的强大平台。由于在二维层状材料的基面上缺乏悬空键或官能团,因此在二维层状材料表面上采用原子层沉积的方式形成高介电常数的栅极电介质是十分困难的。薄电解质薄膜可能是解决这个问题的理想方案。此外,薄电解质薄膜的可印刷性和可折叠性也使其成为下一代印刷和柔性电子产品应用的可能选择。然而,传统的半导体工艺中顶栅多采用光刻的方式定义,但光刻的过程却会污染聚合物电解质,并影响其性能,这限制了顶栅的结构在聚合物电解质晶体管上的应用。另外,如果聚合物电解质薄膜与源极漏极电极直接接触,则这样的晶体管会拥有较大的栅极漏电流,增加了额外的功耗。
技术实现思路
二维半导体材料如果使用传统的介电材料作为介质层,那么晶体管通常具有工作电压高、功耗大、介质层非柔性的缺点;若将现有的制备工艺运用在电解质薄膜晶体管上,又存在栅极漏电流过大的问题;电解质薄膜晶体管难以采用光刻的方式定义顶栅;若采用边栅结构的栅控方式,又存在因为电解质中离子有效迁移距离过大,导致晶体 ...
【技术保护点】
1.一种制备具有顶栅结构和聚合物电解质介质层的二维半导体晶体管的方法,涉及制备一系列堆叠结构,所述堆叠结构自下向上依次是衬底、二维半导体材料、充当源极和漏极的金属电极材料、旋涂形成的聚合物电解质介质层、充当栅极的金属电极材料;其中,源极和漏极的金属电极材料与介质层之间有一层氧化铝保护膜;具体步骤如下:(1)在衬底上制备二维半导体材料层;(2)在二维半导体材料层上制备金属电极材料,作为源极和漏极;(3)在所述源极和漏极上制备一层氧化铝,作为保护层;(4)在经上述步骤处理的结构上旋涂聚合物电解质,以形成厚度均匀的聚合物电解质介质层薄膜;(5)在所形成的电解质薄膜上,制作晶体管的栅电极,该栅电极为顶栅的拓扑结构。
【技术特征摘要】
1.一种制备具有顶栅结构和聚合物电解质介质层的二维半导体晶体管的方法,涉及制备一系列堆叠结构,所述堆叠结构自下向上依次是衬底、二维半导体材料、充当源极和漏极的金属电极材料、旋涂形成的聚合物电解质介质层、充当栅极的金属电极材料;其中,源极和漏极的金属电极材料与介质层之间有一层氧化铝保护膜;具体步骤如下:(1)在衬底上制备二维半导体材料层;(2)在二维半导体材料层上制备金属电极材料,作为源极和漏极;(3)在所述源极和漏极上制备一层氧化铝,作为保护层;(4)在经上述步骤处理的结构上旋涂聚合物电解质,以形成厚度均匀的聚合物电解质介质层薄膜;(5)在所形成的电解质薄膜上,制作晶体管的栅电极,该栅电极为顶栅的拓扑结构。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述衬底为玻璃衬底、蓝宝石衬底、石英衬底、硅衬底,或者柔性衬底,以便制成柔性电路。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(3)中制备氧化铝的具体方法为:蒸镀金属铝,让其自然氧化得到氧化铝层;或直接采用原子层淀积的方式直接淀积氧化铝的形式得到氧化铝...
【专利技术属性】
技术研发人员:包文中,昝武,许浒,张卫,
申请(专利权)人:复旦大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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