一种具有超低功耗的隧穿晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种具有超低功耗的隧穿晶体管及其制备方法，属于隧穿晶体管技术领域。本发明专利技术场效应晶体管创新性地采用具有良好铁电性和稳定性的CuInP<subgt;2</subgt;S<subgt;6</subgt;(CIPS)作为铁电栅极材料，能够有效可控地对沟道半导体局部区域进行调控得到PIN能带匹配，不同于现有常规的化学掺杂、介电调控以及复杂结构的虚拟栅极的调控等，使得基于CuInP<subgt;2</subgt;S<subgt;6</subgt;材料的隧穿场效应晶体管(T‑FET)具有超低的亚阈值特性，输出特性的峰谷电流比可达到10，转移特性中开关电流比超过10<supgt;6</supgt;、亚阈值摆幅可低至14.1mV/dec。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于隧穿晶体管，具体涉及一种具有超低功耗的隧穿晶体管及其制备方法。

技术介绍

1、目前计算机的主频停滞不前，其中集成度和能耗是两大限制原因。首先提升电子器件的性能需要更小沟道的晶体管，进而提升芯片的集成度，但是目前摩尔定律已接近极限，随着电子器件沟道缩小，沟道长度缩短到几纳米级别，短沟道效应非常显著；其次随着芯片的集成度提升，芯片的热耗散能量就变多。因此，如何制造出具有更优性能与更低功耗的电子器件，成为后摩尔时代，全球半导体市场共同关注的难题。

2、隧穿晶体管导通机制为载流子的隧穿效应，其改善了传统晶体管载流子扩散-漂移运动带来的亚阈值摆辐的限制。该机理的核心在于沟道能带匹配为pin类型，载流子导通电流依赖于隧穿的能量窗口，而能量窗口取决于半导体的掺杂浓度，与温度关系较小，从而导致室温下晶体管的亚阈值摆幅(ss)突破目前热发射的极限60mv/dec，进而降低晶体管的能耗。同时，目前二维半导体材料由于其独特的原子级别的厚度和超高迁移率，可以有效避免短沟道效应，成为后摩尔时代最具前景的半导体材料。但是近年来绝大部分隧穿晶体管的亚阈值摆幅被本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有超低功耗的隧穿晶体管，其特征在于，包括衬底、高k介电层、二维半导体材料层、铁电栅极层、控制栅电极和源漏电极；所述二维半导体材料层为两种二维材料形成的异质结层或一种二维材料层；所述铁电栅极层为CuInP2S6；衬底、高K介电层和二维半导体材料层从下至上依次设置，铁电栅极层设置于一种二维材料层的局部区域或二维半导体材料异质结的重叠区域，控制栅电极设置于铁电栅极层表面，给控制栅电极施加固定电压用于控制CuInP2S6的极化方向，从而进行对二维半导体材料的掺杂；源漏电极分设于二维半导体材料层表面。

2.如权利要求1所述的具有超低功耗的隧穿晶体管，其特征在于，铁电栅极层的厚...

【技术特征摘要】

1.一种具有超低功耗的隧穿晶体管，其特征在于，包括衬底、高k介电层、二维半导体材料层、铁电栅极层、控制栅电极和源漏电极；所述二维半导体材料层为两种二维材料形成的异质结层或一种二维材料层；所述铁电栅极层为cuinp2s6；衬底、高k介电层和二维半导体材料层从下至上依次设置，铁电栅极层设置于一种二维材料层的局部区域或二维半导体材料异质结的重叠区域，控制栅电极设置于铁电栅极层表面，给控制栅电极施加固定电压用于控制cuinp2s6的极化方向，从而进行对二维半导体材料的掺杂；源漏电极分设于二维半导体材料层表面。

2.如权利要求1所述的具有超低功耗的隧穿晶体管，其特征在于，铁电栅极层的厚度20nm-100nm。

3.如权利要求1所述的具有超低功耗的隧穿晶体管，其特征在于，所述控制栅电极和源漏电极的材料相同，均为具有较低功函数的金属电极。

4.如权利要求3所述的具有超低功耗的隧穿晶体管，其特征在于，具有较低功函数的金属电极为cr/au、ti/au、pt/au或ni/au。

5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊杰，蒋甜甜，汪洋，王显福，陈心睿，张淼，晏超贻，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：