【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶体管领域，更具体地，涉及一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管及其制备方法。
技术介绍
1、金属卤化物钙钛矿半导体因其良好的光电特性和低成本的可溶液加工特性，在太阳能电池和发光二极管等光电器件领域引起了广泛的关注。此外，金属卤化物钙钛矿半导体具有的高缺陷容忍度和固有的高载流子迁移率特性，使其非常适合用作场效应晶体管的半导体层材料。另外，与三维钙钛矿半导体相比，二维钙钛矿半导体具有一系列优点，例如被抑制的离子迁移和增强的稳定性。目前已经对铅基和锡基的二维钙钛矿半导体进行了大量研究，但是铅基钙钛矿中的铅离子会导致严重的环境污染和对人体健康的损害；而锡基钙钛矿中的二价锡离子(sn2+)容易被氧化为四价锡离子(sn4+)导致差的环境稳定性。
2、在此背景下，锗基钙钛矿作为铅基和锡基钙钛矿材料的潜在替代品而显得十分有价值。实际上，初步的理论研究揭示了锗基钙钛矿在各种器件应用中的巨大潜力。首先，它们具有理想的电子、激子和光吸收特性，适用于光伏和/或光电应用。此外，它们表现出较低的有效质量，对应着卓越的电子和空穴导电行为。此外，预计锗基钙钛矿的稳定性与铅基钙钛矿相当。然而，铅基和锡基钙钛矿相比，锗基钙钛矿的实验研究相对较少。特别是，锗基钙钛矿的电学性质(即电荷输运性能)、离子迁移效应和稳定性等目前仍不清楚。而上述问题的研究需要首先制备锗基钙钛矿晶体管。因此，开发一种锗基钙钛矿晶体管的制备方法并制备出锗基钙钛矿晶体管具有非常重要的科学意义和应用价值。
技术实现思路
1、本专利技
2、一方面，本专利技术实施例提供了一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管，其特征在于：包括栅电极、介电层、辅助层、半导体层、源电极、漏电极；所述半导体层为超薄锗基二维钙钛矿单晶；所述半导体层是在所述辅助层上通过机械剥离锗基二维钙钛矿获得；所述辅助层与锗基二维钙钛矿之间存在强的作用力；所述源电极、漏电极为范德华转移形成的金属电极。
3、进一步，所述的辅助层为高分子聚合物层。
4、进一步，所述高分子聚合物为聚乙烯醇(pva)或聚苯乙烯(ps)。
5、进一步，所述锗基二维钙钛矿为(pea)2gei4。
6、进一步，超薄锗基二维钙钛矿单晶厚度不大于30nm。
7、另一方面，本专利技术实施例提供了一种关于上述顶接触锗基二维钙钛矿晶体管的制备方法，一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管的制备方法包括：
8、1)制备辅助层：将辅助层溶液旋涂在衬底上并低温退火形成辅助层；
9、2)制备超薄锗基二维钙钛矿单晶：采用胶带从锗基二维钙钛矿单晶机械剥离获得锗基二维钙钛矿单晶剥离层，形成平坦且干净的表面；将获得的锗基二维钙钛矿单晶剥离层与辅助层紧密接触后，剥离胶带，留下超薄锗基二维钙钛矿单晶；
10、3)制备源、漏金属电极：将预制备的源、漏金属电极范德华转移至超薄锗基二维钙钛矿单晶上。
11、进一步，所述步骤1)中，衬底带有栅电极、介电层，形成底栅顶接触结构晶体管。
12、进一步，所述步骤1)中，衬底不带有栅电极、介电层，形成顶栅顶接触结构晶体管。其中栅电极和介电层的制备方法包括但不限于：在预制备源、漏金属电极的同时预制备含介电层的栅电极，将预制备的源、漏金属电极以及含有介电层的栅电极范德华转移至超薄锗基二维钙钛矿单晶上；也可以在所述步骤3)后增加制备介电层和栅电极的步骤。
13、进一步，所述的辅助层为高分子聚合物层。
14、进一步，所述高分子聚合物为聚乙烯醇(pva)或聚苯乙烯(ps)。
15、进一步，所述锗基二维钙钛矿为(pea)2gei4。
16、进一步，超薄锗基二维钙钛矿单晶厚度不大于30nm。
17、本专利技术所提供的以上技术方案能够获得以下有益效果：
18、(1)本专利技术提供了一种锗基二维钙钛矿晶体管及其制备方法。目前尚未报道锗基二维钙钛矿单晶晶体管器件，难点在于锗基钙钛矿单晶过厚会导致接触电阻较大，而我们提出的pva辅助机械剥离钙钛矿单晶的方法可以将锗基二维钙钛矿单晶剥离至不大于30nm，大大减小了接触电阻对晶体管器件中载流子注入的不利影响。
19、(2)目前传统的源漏电极制备方法是通过热蒸发直接在半导体层上沉积金属，但在热蒸发过程中会对半导体层有一定的破坏作用。我们提出的电极的范德华转移方法可以避免制备电极时对钙钛矿层的破坏。
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1.一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管，其特征在于：包括栅电极、介电层、辅助层、半导体层、源电极、漏电极；所述半导体层为超薄锗基二维钙钛矿单晶；所述半导体层是在所述辅助层上通过机械剥离锗基二维钙钛矿获得；所述辅助层与锗基二维钙钛矿之间存在强的作用力；所述源电极、漏电极为范德华转移形成的金属电极。
2.如权利要求1所述一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管，其特征在于，所述的辅助层为高分子聚合物层。
3.如权利要求2所述一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管，其特征在于，所述高分子聚合物为聚乙烯醇或聚苯乙烯。
4.如权利要求1-3任一所述一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管，其特征在于，所述锗基二维钙钛矿为(PEA)2GeI4。
5.如权利要求1-4任一所述一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管，其特征在于，所述超薄锗基二维钙钛矿单晶厚度不大于30nm。
6.一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管的制备方法，其特征在于：
7.如权利要求6所述一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，衬底带有栅电极、介电层，形成底栅顶接触结构
8.如权利要求6-7任一所述一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管的制备方法，其特征在于，所述的辅助层为高分子聚合物层。
9.如权利要求8所述一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物为聚乙烯醇或聚苯乙烯。
10.如权利要求6-8任一所述一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管的制备方法，其特征在于，所述锗基二维钙钛矿为(PEA)2GeI4，所述超薄锗基二维钙钛矿单晶厚度不大于30nm。
...【技术特征摘要】
1.一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管，其特征在于：包括栅电极、介电层、辅助层、半导体层、源电极、漏电极；所述半导体层为超薄锗基二维钙钛矿单晶；所述半导体层是在所述辅助层上通过机械剥离锗基二维钙钛矿获得；所述辅助层与锗基二维钙钛矿之间存在强的作用力；所述源电极、漏电极为范德华转移形成的金属电极。
2.如权利要求1所述一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管，其特征在于，所述的辅助层为高分子聚合物层。
3.如权利要求2所述一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管，其特征在于，所述高分子聚合物为聚乙烯醇或聚苯乙烯。
4.如权利要求1-3任一所述一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管，其特征在于，所述锗基二维钙钛矿为(pea)2gei4。
5.如权利要求1-4任一所述一种顶接触锗基二维钙钛矿晶体管，其特征在于，所述超薄锗基二维钙...
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