半导体结构及半导体器件制造技术

一种半导体结构，其包括一半导体层，该半导体层的厚度为1～100纳米，所述半导体层包括一第一表面及与第一表面相对的第二表面；一碳纳米管，该碳纳米管设置于半导体层的第一表面；一导电膜，该导电膜通过沉积方法形成于所述半导体层的第二表面，使半导体层设置于碳纳米管和导电膜之间，碳纳米管、半导体层与导电膜相互层叠形成一多层立体结构。本发明专利技术进一步提供一种采用所述半导体结构的半导体器件。

Semiconductor Structure and Semiconductor Devices

A semiconductor structure includes a half conductor layer with a thickness of 1-100 nanometers. The semiconductor layer comprises a first surface and a second surface opposite the first surface; a carbon nanotube, which is arranged on the first surface of the semiconductor layer; and a conductive film, which is formed by deposition method. On the second surface of the semiconductor layer, the semiconductor layer is arranged between the carbon nanotubes and the conductive film, and the carbon nanotubes, the semiconductor layer and the conductive film are overlapped to form a multi-layer three-dimensional structure. The invention further provides a semiconductor device adopting the semiconductor structure.

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及半导体器件
本专利技术涉及一种半导体结构及一种半导体器件。
技术介绍
近年来，范德华异质结是最近两年的新兴研究领域。范德华异质结通过将具有不同性质(电学以及光学等)的二维材料堆到一起，可以实现对组合而成的“新”材料的性质进行人工调控；由于层间弱的范德华作用力，相邻的层间不再受晶格必须相匹配的限制；并且，由于没有成分过渡，所形成的异质结具有原子级陡峭的载流子(势场)梯度；由于以过渡金属双硫族化物为代表的非石墨烯二维层状材料通常可以形成二类能带关系，因此以它们为基础搭建的异质结具有非常强的载流子分离能力；此外，由于超薄的厚度以及特殊的二维结构，使其具有强的栅极响应能力，以及与传统微电子加工工艺和柔性基底相兼容的特性。
技术实现思路
本专利技术提供了新型的含有范德华异质结的半导体结构以及其相关应用。一种半导体结构，其包括一半导体层，该半导体层的厚度为1～100纳米，所述半导体层包括一第一表面及与第一表面相对的第二表面；一碳纳米管，该碳纳米管设置于半导体层的第一表面；一导电膜，该导电膜通过沉积方法形成于所述半导体层的第二表面，使半导体层设置于碳纳米管和导电膜之间，碳纳米管、半导体层与导电膜相互层叠形成一多层立体结构。一半导体器件，该半导体器件包括一第一电极、一第二电极、一第三电极及一半导体结构；该半导体结构与该第一电极和第二电极电连接，该第三电极通过一绝缘层与该半导体结构、第一电极及第二电极绝缘设置；所述半导体结构包括：一半导体层，该半导体层的厚度为1～100纳米，所述半导体层包括一第一表面及与第一表面相对的第二表面；一碳纳米管，该碳纳米管设置于半导体层的第一表面；一导电膜，该导电膜通过沉积方法形成于所述半导体层的第二表面，使半导体层设置于碳纳米管和导电膜之间，碳纳米管、半导体层与导电膜相互层叠形成一多层立体结构；其中，所述第一电极与所述碳纳米管电连接，所述第二电极与所述导电膜电连接。相较于现有技术，本专利技术提供了一种新型的半导体结构及其半导体器件，该半导体结构及半导体器件在未来的纳米电子学和纳米光电子学领域具有巨大的应用潜力。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的半导体结构的结构示意图。图2为本专利技术第一实施例提供的半导体结构的侧视示意图。图3为本专利技术第二实施例提供的半导体器件的立体结构示意图。图4为本专利技术第二实施例提供的半导体器件在用作晶体管时，在栅极电压不同时，晶体管的传输特征曲线图。图5为本专利技术第二实施例提供的半导体器件在用作晶体管时，在栅极电压不同时，晶体管的输出特征曲线图。主要元件符号说明半导体结构100碳纳米管102半导体层104导电膜106多层立体结构110半导体器件200第一电极202第二电极204第三电极208绝缘层210如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式以下将结合附图及具体实施例对本专利技术的半导体结构及半导体器件作进一步的详细说明。请参阅图1及图2，本专利技术第一实施例提供一种半导体结构100。该半导体结构100包括一碳纳米管102、一半导体层104及一导电膜106。所述碳纳米管102朝一第一方向延伸。所述半导体层104的厚度为1～100纳米。所述导电膜106设置于所述半导体层104的表面，使半导体层104设置于碳纳米管102和导电膜106之间。所述半导体层104包括一第一表面1042及一第二表面1044，第一表面1042和第二表面1044相对设置。所述碳纳米管102设置在半导体层104的第一表面1042，并与第一表面1042直接接触。所述半导体结构可以仅包括一根碳纳米管102设置于半导体层104的第一表面。所述碳纳米管102为金属型碳纳米管。碳纳米管102的直径不限，可以为0.5纳米～150纳米，在某些实施例中，碳纳米管102的直径可以为1纳米～10纳米。优选地，碳纳米管102为单壁碳纳米管，其直径为1纳米～5纳米。本实施例中，碳纳米管102为金属型单壁碳纳米管，其直径为1纳米。所述半导体层104为一二维结构的半导体层。所述二维结构即半导体层104的厚度较小，半导体层的厚度为1纳米～200纳米，优选地，其厚度为1纳米～100纳米。所述半导体层104可以仅包括一层半导体材料，即半导体层104为一个单层的结构。所述半导体层104的可以为N型半导体，也可以为P型半导体。所述半导体层104的材料不限，可以为无机化合物半导体、元素半导体或有机半导体材料，如：砷化镓、碳化硅、多晶硅、单晶硅或萘等。在一些实施例中，半导体层104的材料为过渡金属硫化物材料。本实施例中，半导体层104的材料为硫化钼(MoS2)，为N型半导体材料，其厚度为18纳米。在别的实施例中，半导体层104的材料为硒化钨(WSe2)，其厚度为22纳米。所述导电膜106的材料为导电材料，可以为金属、导电聚合物或ITO。导电膜106直接沉积在半导体层104的第二表面1044。导电膜106沉积在半导体层104的第一表面1044的具体方法不限，可以为离子溅射、磁控溅射或其他镀膜方法。所述导电膜106的厚度不限，可以为5纳米～100微米。在一些实施例中，导电膜106的厚度为5纳米～100纳米；在另一些实施例中，导电膜106的厚度为5纳米～20纳米。所述导电膜106的形状不限，可以为长条形、线性、方形等形状。本实施例中，所述导电膜106为长条形。所述碳纳米管102、半导体层104和导电膜106相互层叠形成一多层立体结构110。由于碳纳米管102相对于半导体层104和导电膜106的尺寸较小，该多层立体结构110的横截面的面积由碳纳米管102的直径和长度决定。由于碳纳米管102为纳米材料，该多层立体结构110的横截面面积也是纳米级。所述多层立体结构110定义一横向截面及一竖向截面，所述横向截面即平行于半导体层104表面的方向的截面，所述纵向截面即垂直于半导体层104的表面的方向的截面。所述横向截面的面积由碳纳米管102的直径和长度决定。所述纵向截面的面积由碳纳米管102的长度和多层立体结构110的厚度决定。由于碳纳米管102相对于半导体层104和导电膜106的尺寸较小，该多层立体结构110的横向截面和纵向截面的面积均较小，多层立体结构110的体积也很小。优选地，该多层立体结构110的横截面的面积为0.25nm2～1000nm2。更优选地，该多层立体结构110的横截面的面积为1nm2～100nm2。碳纳米管102和导电膜106与二维半导体层104在多层立体结构110处形成范德华异质结构。在应用时，碳纳米管102和导电膜106可以看作设置在半导体结构104的两个相对表面上的电极，当在碳纳米管102和导电膜106上施加偏压实现导通时，电流的流动路径为穿过多层立体结构110的横截面，所述半导体元件100的有效部分为多层立体结构110。所述半导体元件100的整体尺寸只需确保大于多层立体结构110的体积即可，因此，半导体元件100可以具有较小的尺寸，只需确保其包括多层立体结构110。所述半导体元件100可以为一纳米级的半导体元件。该半导体元件具有较低的能耗、纳米级的尺寸以及更高的集成度。本专利技术的半导体结构为一基于碳纳米管不对称范德华异质结构(CCVH)，其中半导体层为一二维结构，其被不对称地夹在碳纳米管102和导电膜106之间。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构，其包括:一半导体层，该半导体层的厚度为1～100纳米，所述半导体层包括一第一表面及与第一表面相对的第二表面；一碳纳米管，该碳纳米管设置于半导体层的第一表面；一导电膜，该导电膜通过沉积方法形成于所述半导体层的第二表面，使半导体层设置于碳纳米管和导电膜之间，所述碳纳米管、半导体层与导电膜相互层叠形成一多层立体结构。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其包括:一半导体层，该半导体层的厚度为1～100纳米，所述半导体层包括一第一表面及与第一表面相对的第二表面；一碳纳米管，该碳纳米管设置于半导体层的第一表面；一导电膜，该导电膜通过沉积方法形成于所述半导体层的第二表面，使半导体层设置于碳纳米管和导电膜之间，所述碳纳米管、半导体层与导电膜相互层叠形成一多层立体结构。2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述碳纳米管为金属型碳纳米管。3.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管。4.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述多层立体结构的横截面面积在1nm2～100nm2之间。5.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体层的厚度为1纳米～200纳米。6.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体材料为砷化镓、碳化硅、多晶硅、单晶硅、萘或硫化钼。7.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述导...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金，魏洋，姜开利，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11