一种场效应晶体管的制备方法及场效应晶体管技术

本发明专利技术提供了一种场效应晶体管的制备方法及场效应晶体管，该方法包括步骤：S1.将层状纳米片转移至衬底材料，形成基底物；其中，层状纳米片的厚度为5nm~1μm，衬底材料包括沿衬底材料的厚度方向层叠设置的栅电极和介电层，层状纳米片位于介电层远离栅电极的一侧；S2.将孔状片体覆盖于基底物之上，在孔状片体上喷镀导电金属，以使层状纳米片上对应孔状片的孔洞位置处形成导电金属层，得场效应晶体管，导电金属层的数量至少为两个；其中，孔状片体中孔洞的外径为205~210μm。本发明专利技术操作简单、效果显著，值得推广。值得推广。值得推广。

【技术实现步骤摘要】
一种场效应晶体管的制备方法及场效应晶体管


[0001]本专利技术属于半导体器件领域，具体涉及一种场效应晶体管的制备方法及场效应晶体管。

技术介绍

[0002]目前的半导体行业中，以硅为基础材料的晶体管制作技术已经非常成熟，然而随着科技的进步，当前社会正进入“后摩尔时代”，现有的以体相材料为基础材料的晶体管终会达到其物理极限。石墨烯的问世使这一困境出现了新的希望，其独特的电子、光学和机械性能揭示了二维材料的巨大潜力。除此之外，随着氮化硼、黑磷等二维材料被发现，其优异的性能和在半导体器件领域的巨大潜力受到了越来越多的关注。
[0003]而常用技术中往往按照旋涂、烘烤、对准曝光显影、镀膜、去胶、傍线、蒸镀电极的顺序利用层状纳米片制得场效应晶体管，流程冗长、对设备要求较高的同时也难以规避有机体系或水体对上述层状材料（尤其是稳定性不高的层状材料）带来的氧化以及污染隐患。

技术实现思路

[0004]旨在解决上述常用技术设备要求高以及易对不稳定材料造成氧化以及污染隐患的技术问题，本专利技术提供了一种场效应晶体管的制备方法，包括步骤：S1.将层状纳米片转移至衬底材料，形成基底物；其中，所述层状纳米片的厚度为5nm~1μm，所述衬底材料包括沿所述衬底材料的厚度方向层叠设置的栅电极和介电层，所述层状纳米片位于所述介电层远离所述栅电极一侧；S2.将孔状片体覆盖于所述基底物之上，在所述孔状片体上喷镀导电金属，以使所述层状纳米片上对应所述孔状片的孔洞位置处形成导电金属层，得所述场效应晶体管，所述导电金属层的数量至少为两个；其中，所述孔状片体中孔洞的外径为205~210μm。
[0005]进一步的，所述将所述层状纳米片转移至所述衬底材料，形成所述基底物包括步骤：S11.用粘着带粘黏层状材料后，得黏附有所述层状材料的第一粘着带；S12.用粘着带对粘所述第一粘着带5~10次，得黏附有所述层状纳米片的所述第一粘着带；S13.将黏附有所述层状纳米片的所述第一粘着带覆于所述衬底材料得所述基底物。
[0006]进一步的，所述步骤S13包括，将所述黏附有所述层状纳米片的所述第一粘着带覆于所述衬底材料，等待15~30min后，剥离所述第一粘着带，得所述基底物。
[0007]进一步的，所述衬底材料包括硅/二氧化硅基底、硅/氮化硅基底、硅/氮氧化硅中的一种或多种。
[0008]进一步的，所述层状材料包括黑磷砷晶体，所述层状纳米片包括黑磷砷纳米片。
[0009]进一步的，所述孔状片体包括铜网微栅和/或不锈钢掩模板。
[0010]进一步的，所述在所述孔状片体上喷镀导电金属包括：利用镀射仪器在所述孔状片体上喷镀导电金属；其中，所述镀射仪器包括磁控溅射仪器、蒸镀仪以及离子束溅射仪中的一种或多种。
[0011]进一步的，所述喷镀导电金属的时间为4~10min。
[0012]进一步的，所述黑磷砷晶体的制备包括步骤：将灰砷、红磷和碘基添加剂置于保护性气氛保护或真空的密闭容器中；其中，所述密闭容器包括高温反应区域以及低温沉积区域，所述灰砷、所述红磷和所述碘基添加剂的质量比为22：9：2~4；所述灰砷、所述红磷和所述碘基添加剂于高温反应区域进行反应，并于低温沉积区域结晶沉积得到所述黑磷砷晶体。
[0013]本专利技术还提供了一种场效应晶体管，由如上所述的制备方法制备得到；所述场效应晶体管包括由下至上依次设置的衬底材料、二维半导体沟道层、以及相对设置的源电极和漏电极，其中，所述二维半导体沟道层为所述层状纳米片，所述源电极以及所述漏电极为所述导电金属层。
[0014]与现有技术相比，本专利技术至少包括以下优点：本专利技术简单地利用粘着带转移层状纳米片至衬底材料形成基底物，再利用孔状片体、镀射仪器在上述基底物上喷镀导电金属得场效应晶体管。一方面，本专利技术制备流程简易、设备门槛低、周期短，具备优异的可实施性以及普适性；另一方面，本专利技术制得的场效应晶体管结构完整，且规避了水/有机体系带来的外来污染和氧化，有效提升了场效应晶体管的稳定性。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术一实施例中制备的黑磷砷场效应晶体管的结构示意图；图2为本专利技术实施例1中黑磷砷场效应晶体管的光学照片；图3为本专利技术实施例1中黑磷砷场效应晶体管在不同栅压（0V、20V）下，电流随偏置电压变化数据图；图4为本专利技术实施例1中黑磷砷基场效应晶体管在在0.01V的偏压下，电流随栅极电压变化数据图；图5为本专利技术实施例2中制得的黑磷砷晶体的扫描电镜图；图6为本专利技术实施例2中制得的黑磷砷晶体的X射线衍射图；图7为本专利技术实施例2中制得的黑磷砷晶体的选取电子衍射图；图8为本专利技术实施例3中黑磷砷场效应晶体管的光学照片；图9为本专利技术实施例3中黑磷砷场效应晶体管在不同栅压（0V、20V）下，电流随偏置电压变化数据图；图10为本专利技术实施例3中黑磷砷基场效应晶体管在0.01V的偏压下，电流随栅极电
压变化数据图；图11为本专利技术实施例4中黑磷砷场效应晶体管的光学照片；图12为本专利技术实施例5中黑磷砷场效应晶体管的光学照片；图13为本专利技术实施例6中黑磷砷场效应晶体管的光学照片；图14为本专利技术实施例7中黑磷砷场效应晶体管的光学照片；图15为本专利技术实施例8中黑磷砷场效应晶体管的光学照片；图16为对比例1制得的制得的黑磷砷晶体的的X射线衍射图；图17为对比例1制得的制得黑磷砷晶体的的选区电子衍射图；图18为本专利技术对比例2中黑磷砷场效应晶体管的光学照片；图19为本专利技术对比例2中黑磷砷场效应晶体管在不同栅压（0V、20V）下，电流随偏置电压变化数据图；图20为本专利技术对比例2中黑磷砷基场效应晶体管在0.01V的偏压下，电流随栅极电压变化数据图。
具体实施方式
[0017]下面将结合附图对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]并且，本专利技术各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0019]当实施例给出数值范围时，应理解，除非本专利技术另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本专利技术中使用的所有技术和科学术语与本
的技术人员对现有技术的掌握及本专利技术的记载，还可以使用与本专利技术实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本专利技术。
[0020]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1.将层状纳米片转移至衬底材料，形成基底物；其中，所述层状纳米片的厚度为5nm~1μm，所述衬底材料包括沿所述衬底材料的厚度方向层叠设置的栅电极和介电层，所述层状纳米片位于所述介电层远离所述栅电极的一侧；S2.将孔状片体覆盖于所述基底物之上，在所述孔状片体上喷镀导电金属，以使所述层状纳米片上对应所述孔状片的孔洞位置处形成导电金属层，得所述场效应晶体管，所述导电金属层的数量至少为两个；其中，所述孔状片体中孔洞的外径为205μm~210μm。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述层状纳米片转移至所述衬底材料，形成所述基底物包括步骤：S11.用粘着带粘黏层状材料后，得黏附有所述层状材料的第一粘着带；S12.用粘着带对粘所述第一粘着带5~10次，得黏附有所述层状纳米片的所述第一粘着带；S13.将黏附有所述层状纳米片的所述第一粘着带覆于所述衬底材料得所述基底物。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S13包括，将所述黏附有所述层状纳米片的所述第一粘着带覆于所述衬底材料，等待15~30min后，剥离所述第一粘着带，得所述基底物。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述衬底材料包括硅/二氧化硅基底、硅/氮化硅基底、硅/氮氧化硅中...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭聪，宋家琪，柴立元，梁彦杰，闵小波，彭兵，王海鹰，柯勇，刘相恒，刘振兴，周元，赖心婷，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：