[发明专利]半导体场效应结构、及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种半导体场效应结构，其特征在于，所述半导体场效应结构包括驰豫型铁电单晶基片和形成于该铁电单晶基片上的四价阳离子掺杂的钙钛矿锰氧化物，

其中，所述单晶基片作为栅极，在其上外延生长的所述四价阳离子掺杂的钙钛矿锰氧化物作为沟道。

2.根据权利要求1所述的半导体场效应结构，其特征在于，其化学通式为：(1-y)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-(y)PbTiO₃；

其中，

y的范围是：0.2-0.4；并且

所述驰豫型铁电单晶的取向可为各种斜切取向，优选为(001)、(110)或(111)，最优选为(001)。

3.根据权利要求1或2所述的半导体场效应结构，其特征在于，所述四价阳离子掺杂的钙钛矿锰氧化物的化学通式为：R_1-xA_xMnO_3±δ；

其中，

R选自以下稀土元素中的一种或几种：La、Pr、Eu和Nd；

A选自以下元素中的一种或几种：Ce、Sn和Hf；

x的范围是：0＜x＜1；和

δ的范围是：0≤δ≤1。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的半导体场效应结构，其特征在于，所述驰豫型铁电单晶基片厚度为0.01-0.5mm，并且所述四价阳离子掺杂的钙钛矿锰氧化物层的厚度为5-500nm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的半导体场效应结构，其特征在于，所述半导体场效应结构还包括电极，所述电极为金属，优选为Au或Ag。

6.根据权利要求5所述的半导体场效应结构，其特征在于，所述电极被分别蒸镀在驰豫型铁电单晶基片的一侧和四价阳离子掺杂的钙钛矿锰氧化物的一侧。

7.一种制备权利要求1-6中任一项所述的半导体场效应结构的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)按四价阳离子掺杂的钙钛矿锰氧化物的化学式R_1-xA_xMnO_3±δ配料x的范围是：0＜x＜1，δ的范围是：0≤δ≤1；

2)将原材料研磨充分混合后，在800-1000摄氏度下煅烧9-24小时，取出再次研磨、再次在同样条件下煅烧，反复3-4次，最后在1200-1350摄氏度下烧结成靶材；

3)将制备好的靶材安装在薄膜沉积腔内，同时将驰豫型铁电单晶基片超声清洗干净后，固定在基片架上，采用脉冲激光沉积技术在驰豫型铁电基片上外延生长四价阳离子掺杂的钙钛矿锰氧化物薄膜。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述脉冲激光沉积技术的操作条件为：激光能量50-800mJ，脉冲频率1-12赫兹，背底真空度不大于1×10^-3Pa，沉积过程中氧气压力1200Pa，腔体内所述驰豫型铁电单晶基片和靶之间的距离2-6cm，薄膜沉积温度600-900摄氏度，通过控制沉积时间来控制薄膜厚度。

9.一种包含权利要求1-6中任一项所述的半导体场效应结构的场效应装置。

10.权利要求1-6中任一项所述的半导体场效应结构在制造场效应装置中的应用。