一种可切换正负极的硅基肖特基二极管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及二维半导体纳米材料技术领域，且公开了一种可切换正负极的硅基肖特基二极管，包括少层六方氮化硼、γ

【技术实现步骤摘要】
一种可切换正负极的硅基肖特基二极管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及二维半导体纳米材料
，具体为一种可切换正负极的硅基肖特基二极管及其制备方法。

技术介绍

[0002]铁电材料因其可翻转和非易失的极化而被广泛应用于现代电子学器件中，如铁电电容器、非易失铁电存储器、铁电二极管、铁电三极管等等。随着铁电二维层状材料的发现，发展基于范德华材料的二维铁电原型电子学器件，将得以跟上不断微型化的现代电子学发展需求，进而在原子层厚度极限下实现铁电器件的应用。
[0003]利用金属
‑
半导体整流接触特性制成的二极管称为肖特基势垒二极管，与pn结二极管类似，他们都有单向导通性。肖特基势垒二极管属于多数载流子器件，比pn结二极管有更好地高频特性。其次，肖特基势垒二极管具有更低的正向导通电压。基于以上特点，肖特基势垒二极管在高速集成电路、微波技术等许多领域都有很多重要运用。
[0004]如中国专利CN109037317B一种铁电存储器件包括：衬底；以及顺序层叠在衬底的表面上的铁电层、可变电阻存储层和栅电极。铁电层根据可变电阻存储层的电阻状态而具有多个不同剩余极化值中的任意一个。
[0005]而上述专利以及现有技术耐疲劳能力差、微型化困难、难以应用于可延展性器件领域，为此我们提出了一种可切换正负极的硅基肖特基二极管及其制备方法。

技术实现思路

[0006](一)解决的技术问题
[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种可切换正负极的硅基肖特基二极管及其制备方法，二维铁电材料γ
‑
硒化铟纳米片具有面外方向的铁电极化，当把二维铁电γ
‑
硒化铟与少层石墨烯组成多层范德华异质结时，整个异质结的物性将受铁电极化的调控，利用外加电场翻转铁电极化可以实现铁电异质结物性的转变，比如”半导体”到”金属性”的转变。在铁电体/金属界面形成的肖特基势垒也会受铁电极化方向的影响，极化的反转会诱导不同的势垒高度，从而改变二极管的开关比，得到可切换正负极的硅基肖特基二极管。
[0008](二)技术方案
[0009]为实现上述所述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种可切换正负极的硅基肖特基二极管，包括少层六方氮化硼、γ
‑
硒化铟纳米片、少层石墨烯、金电极层、钛黏附层、二氧化硅绝缘层和硅基衬底，二氧化硅绝缘层设置在硅基衬底上，二氧化硅绝缘层上设置有钛黏附层，钛黏附层外表面设置有金电极层，所述γ
‑
硒化铟纳米片的一端置于金电极层上，另一端置于二氧化硅绝缘层表面，少层石墨烯一端置于γ
‑
硒化铟纳米片上，另一端置于金电极层上，少层六方氮化硼将γ
‑
硒化铟纳米片与少层石墨烯上方覆盖。
[0010]优选的，所述γ
‑
硒化铟纳米片的层数大于等于10层，厚度为10～20nm，所述少层石墨烯大于5层，厚度为5～10nm，所述少层六方氮化硼层数大于10层，厚度为20～30nm。
[0011]优选的，所述γ
‑
硒化铟纳米片厚度为15nm，尺寸为30μm*50μm，少层石墨烯厚度为5nm，尺寸为15μm*40μm，少层六方氮化硼厚度为23nm，尺寸为40μm*60μm。
[0012]一种可切换正负极的硅基肖特基二极管的制备方法，包括以下步骤：
[0013]第一步：用丙酮、乙醇、去离子水清洗由二氧化硅绝缘层和硅基衬底组成的目标基底，最后借助气罐吹干并在120℃的热台上加热十分钟，得到洁净无污染的目标基底；
[0014]第二步：放置铜网作为电极阵列的掩模版，用银浆将其固定于目标基底上，采用磁控溅射法溅射钛黏附层和金电极层，即完成目标基底上电极阵列的制备；
[0015]第三步：根据电极阵列间距和覆盖情况要求，分别准备γ
‑
硒化铟纳米片、少层石墨烯和少层六方氮化硼，将对应的块体材料放到蓝胶上，对撕胶带得到厚度较薄的材料，并再利用PDMS胶多次对撕直到得到半透明状的γ
‑
硒化铟纳米片、少层石墨烯和少层六方氮化硼；
[0016]第四步：分别将带有γ
‑
硒化铟纳米片、少层石墨烯和少层六方氮化硼的PDMS胶在显微镜下对准目标基底上电极的目标位置，然后上下调节旋钮，直到PDMS胶紧密接触到目标基底的指定位置上，加热到60℃等待5分钟，在材料和目标基底充分接触后缓缓旋动旋钮，使得PDMS胶向上移动，目标材料就会完整落于目标基底，得到γ
‑
硒化铟纳米片/少层石墨烯/少层六方氮化硼肖特基二极管；
[0017]第五步：对得到γ
‑
硒化铟纳米片/少层石墨烯/少层六方氮化硼肖特基二极管进行退火处理，最终得到可切换正负极的硅基肖特基二极管。
[0018]优选的，第二步中的溅射条件为：功率50W，本底真空为2*10
‑5mbar，氩气压力为1.05*10
‑2mbar，溅射距为25～30cm；
[0019]钛黏附层的溅射速度为0.04nm/s，溅射时间为260s，厚度约为10nm；
[0020]金电极层的溅射速度为0.33nm/s，溅射时间为150s，厚度约为50nm。
[0021]优选的，第五步中的退火为在真空度为2*10
‑4mbar对器件进行200℃快速退火5
‑
10分钟，以去除气泡和样品表面残胶获得更好的接触。
[0022](三)有益效果
[0023]与现有技术相比，本专利技术提供了一种可切换正负极的硅基肖特基二极管及其制备方法，具备以下有益效果：
[0024]1、该可切换正负极的硅基肖特基二极管及其制备方法，异质结器件具有明显的极化翻转特性，从而改变器件的整流方向，与目前存在的可切换正负极肖特基二极管相比较，本专利技术所涉及器件的制备方法简单、无毒、成本低廉，并具有大的开关比、具有极性可控的整流效应、良好的重复性和耐疲劳能力等优点，可广泛应用于二维半导体纳米材料

附图说明
[0025]图1是基于γ
‑
硒化铟的可切换正负极的硅基肖特基二极管的结构示意图；
[0026]图2是γ
‑
硒化铟纳米片的铁电面外振幅示意图；
[0027]图3是γ
‑
硒化铟纳米片的相位与施加外电场的关系示意图；
[0028]图4是本专利技术的电流
‑
电压I
‑
V曲线示意图；
[0029]图5是本专利技术的I
‑
V曲线双曲对数处理后示意图；
[0030]图6是γ
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硒化铟纳米片测得的拉曼光谱图；
[0031]图7是本专利技术在未极化的原始状态、7V极化向上和
‑
7V极化向下的I
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V曲线。
[0032]图中：1、少层六方氮化硼；2、γ
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硒化铟纳米片；3、少层石墨烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可切换正负极的硅基肖特基二极管，包括少层六方氮化硼(1)、γ
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硒化铟纳米片(2)、少层石墨烯(3)、金电极层(4)、钛黏附层(5)、二氧化硅绝缘层(6)和硅基衬底(7)，其特征在于，二氧化硅绝缘层(6)设置在硅基衬底(7)上，二氧化硅绝缘层(6)上设置有钛黏附层(5)，钛黏附层(5)外表面设置有金电极层(4)，所述γ
‑
硒化铟纳米片(2)的一端置于金电极层(4)上，另一端置于二氧化硅绝缘层(6)表面，少层石墨烯(3)一端置于γ
‑
硒化铟纳米片(2)上，另一端置于金电极层(4)上，少层六方氮化硼(1)将γ
‑
硒化铟纳米片(2)与少层石墨烯(3)上方覆盖。2.根据权利要求1所述的一种可切换正负极的硅基肖特基二极管，其特征在于：所述γ
‑
硒化铟纳米片(2)的层数大于等于10层，厚度为10～20nm，所述少层石墨烯(3)大于5层，厚度为5～10nm，所述少层六方氮化硼(1)层数大于10层，厚度为20～30nm。3.根据权利要求1所述的一种可切换正负极的硅基肖特基二极管，其特征在于：所述γ
‑
硒化铟纳米片(2)厚度为15nm，尺寸为30μm*50μm，少层石墨烯(3)厚度为5nm，尺寸为15μm*40μm，少层六方氮化硼(1)厚度为23nm，尺寸为40μm*60μm。4.一种可切换正负极的硅基肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：用丙酮、乙醇、去离子水清洗由二氧化硅绝缘层(6)和硅基衬底(7)组成的目标基底，最后借助气罐吹干并在120℃的热台上加热十分钟，得到洁净无污染的目标基底；第二步：放置铜网作为电极阵列的掩模版，用银浆将其固定于目标基底上，采用磁控溅射法溅射钛黏附层(5)和金电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涵，刘绪佳，何小月，解玖远，赵国程，陶蕾，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：