一种二维材料场效应晶体管失效样品的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种二维材料场效应晶体管失效样品的制备方法，属于晶体管失效领域，包括：(1)在二维材料场效应晶体管的电极上施加正压，采用I

【技术实现步骤摘要】
一种二维材料场效应晶体管失效样品的制备方法


[0001]本专利技术涉及晶体管失效
，尤其涉及一种二维材料场效应晶体失效样品的制备方法。

技术介绍

[0002]随着微电子行业的迅猛发展，器件的集成度越来越高，场效应晶体管的尺寸也在同步缩小，短沟道效应日益加重，这使得传统硅基器件的速度和功耗逐渐达到物理极限，而新兴的二维材料作为沟道材料为这一问题的解决提供了新的方向。自从石墨烯被发现以来，由于石墨烯具有优良的力学、电学和光电子学特性，石墨烯受到了学术界的广泛关注，自此之后的过渡金属硫化物也是研究的热点。这一类二维材料可以参与构成高性能、低功耗、高开关比、短沟道的新型二维材料场效应晶体管。
[0003]然而由于器件尺寸的不断缩小，二维材料场效应晶体管的栅介质层也同步变薄，这就会不可避免的出现漏电流，不断增加的漏电流会逐渐损坏二维沟道，二维材料场效应晶体管的电子迁移率会受到影响，最终使得晶体管彻底时效，但这一过程通常是缓慢的、难以把握的，可能长达数年，同时二维材料场效应晶体管距离量产仍有一段距离，导致失效后的二维材料场效应晶体管样品的获取非常困难。现有技术中为了获得失效样本通常对晶体管进行恒压击穿，进行击穿时的电压通常根据经验设定，没有一个具体的数值，从而使得晶体管结构损坏较为严重，不利于失效过程及机理的研究。
[0004]因此，如何获得用于研究失效过程及机理的二维材料场效应晶体管的失效样品成为现有技术的难点。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种二维材料场效应晶体管失效样品的制备方法。本专利技术制备的失效样品能够与实际使用失效样品更接近，更有利于后续失效过程及机理的研究。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种二维材料场效应晶体管失效样品的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)在二维材料场效应晶体管的电极上施加正压，采用I
‑
V sweep模式测量得到电流突变(0.5～1.5)倍时的电压P1；所述二维材料场效应晶体管包括电极、栅介质层、沟道和衬底；
[0009](2)对所述步骤(1)的二维材料场效应晶体管进行恒压击穿，得到击穿后样品；所述恒压击穿的电压为P1－(0.6～0.8)V。
[0010]优选地，所述二维材料场效应晶体管中沟道的材料包括石墨烯或过渡金属硫化物。
[0011]优选地，所述步骤(1)中的I
‑
V sweep模式的电压变化从0V开始。
[0012]优选地，所述步骤(1)中的I
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V sweep模式每秒增长步长为(1～2)V。
[0013]优选地，所述步骤(1)中的I
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V sweep模式每秒增长步长为1.5V。
[0014]优选地，所述步骤(1)中的I
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V sweep模式限流为(0.05～0.2)mA。
[0015]优选地，所述步骤(1)中的I
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V sweep模式限流为0.1mA。
[0016]优选地，所述步骤(2)中的恒压击穿的限流为(0.5～1.5)mA。
[0017]优选地，所述步骤(2)中恒压击穿时对电流进行测量，电流值突然增长后，停止施压。
[0018]优选地，所述步骤(2)中突然增长的涨幅为30～100％。
[0019]本专利技术提供了一种二维材料场效应晶体管失效样本的制备方法，包括以下步骤：(1)在二维材料场效应晶体管的电极上施加正压，采用I
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V sweep模式测量得到电流突变(0.5～1.5)倍时的电压P1；所述二维材料场效应晶体管包括电极、栅介质层、沟道和衬底；(2)对所述步骤(1)的二维材料场效应晶体管进行恒压击穿，得到击穿后样品；所述恒压击穿的电压为P1－(0.6～0.8)V。本专利技术首先在二维材料场效应晶体管电极上施加正压得到合适的电压P1，然后以P1－(0.6～0.8)V作为恒压击穿的电压，控制击穿时的电压，模拟并加速二维材料场效应晶体管击穿的过程，控制了击穿的程度避免二维材料场效应晶体管中二维材料被完全烧毁，与实际使用失效样品更接近，通过观察击穿后样品的形貌更有利于晶体管失效过程及机理的研究。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施例1二维材料场效应晶体管失效样品制备方法的流程图；
[0021]图2为本专利技术实施例1步骤(3)施加恒压时的电流随时间变化图；
[0022]图3为本专利技术实施例1步骤(3)得到的失效样品图；
[0023]图4为本专利技术实施例1制备的失效样品得到的试样的透射电子显微镜高分辨图。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供了一种二维材料场效应晶体管失效样品的制备方法，包括以下步骤：
[0025](1)在二维材料场效应晶体管的电极上施加正压，采用I
‑
V sweep模式测量得到电流突变(0.5～1.5)倍时的电压P1；所述二维材料场效应晶体管包括电极、栅介质层、沟道和衬底；
[0026](2)对所述步骤(1)的二维材料场效应晶体管进行恒压击穿，得到击穿后样品；所述恒压击穿的电压为P1－(0.6～0.8)V。
[0027]本专利技术在二维材料场效应晶体管的电极上施加正压，采用I
‑
V sweep模式测量得到电流突变(0.5～1.5)倍时的电压P1。
[0028]在本专利技术中，所述二维材料场效应晶体管包括电极、栅介质层、沟道和衬底。
[0029]在本专利技术中，所述二维材料场效应晶体管中沟道的材料优选包括石墨烯或过渡金属硫化物。
[0030]本专利技术对所述二维材料场效应晶体管中电极、栅介质层和衬底的材料没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的二维材料场效应晶体管中电极、栅介质层和衬底的材料即可。
[0031]本专利技术对所述二维材料场效应晶体管的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品或常规制备方法制备的产品即可。
[0032]本专利技术采用I
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V sweep模式测量得到电流突变(0.5～1.5)倍时的电压P1，更优选为电流突变1倍时的电压P1。在本专利技术中，所述I
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V sweep模式的电压变化优选从0V开始；所述I
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V sweep模式每秒增长步长优选为(1～2)V，更优选为(1.2～1.8)V，进一步优选为(1.4～1.6)V，最优选为1.5V；所述I
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V sweep模式限流优选为(0.05～0.2)mA，更优选为0.1mA。本专利技术将I
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V sweep模式中的各参数及电压P1限定在上述范围内，能够保证具有足够的电压将二维材料场效应晶体管击穿。
[0033]得到电压P1后，本专利技术对所述二维材料场效应晶体管进行恒压击穿，得到击穿后样品。
[0034]在本专利技术中，所述恒压击穿的电压为P1－(0.6～0.8)V，优选为P1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维材料场效应晶体管失效样品的制备方法，包括以下步骤：(1)在二维材料场效应晶体管的电极上施加正压，采用I
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V sweep模式测量得到电流突变(0.5～1.5)倍时的电压P1；所述二维材料场效应晶体管包括电极、栅介质层、沟道和衬底；(2)对所述步骤(1)的二维材料场效应晶体管进行恒压击穿，得到击穿后样品；所述恒压击穿的电压为P1－(0.6～0.8)V。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二维材料场效应晶体管中沟道的材料包括石墨烯或过渡金属硫化物。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的I
‑
V sweep模式的电压变化从0V开始。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的I
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V sweep模式每秒增长步长...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴幸，盛智伟，董作院，叶长青，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：