[发明专利]基于高k栅介质的大面积二硫化钼场效应晶体管及其制备

权利要求书

1.基于高k栅介质的二硫化钼场效应晶体管，其特征在于，包括依次层叠的Si衬底、HfO₂栅介质层和二硫化钼导电沟道，以及在导电沟道上的金属源电极和金属漏电极，其中，所述HfO₂栅介质层的薄膜表面粗糙度为0.21～0.65nm；所述二硫化钼导电沟道为单层的二硫化钼三角片，所述二硫化钼导电沟道的厚度为0.7～1.0nm，所述二硫化钼导电沟道是通过常压化学气相沉积法在所述HfO₂栅介质层/Si衬底上直接生长得到的；所述的金属源电极为铬/金堆叠结构，所述的金属漏电极为铬/金堆叠结构。

2.如权利要求1所述的基于高k栅介质的二硫化钼场效应晶体管，其特征在于，所述Si衬底的厚度为625μm±25μm。

3.如权利要求1所述的基于高k栅介质的二硫化钼场效应晶体管，其特征在于，所述Si衬底为N型磷掺杂的单抛光硅衬底，(100)晶向，电阻率小于0.0015Ω.cm，厚度为625μm±25μm。

4.如权利要求1所述的基于高k栅介质的二硫化钼场效应晶体管，其特征在于，所述HfO₂栅介质层的厚度为50～120nm。

5.如权利要求4所述的基于高k栅介质的二硫化钼场效应晶体管，其特征在于，所述HfO₂栅介质层的厚度为120nm。

6.如权利要求1所述的基于高k栅介质的二硫化钼场效应晶体管，其特征在于，所述HfO₂栅介质层表面粗糙度为0.65nm，厚度为120nm。

7.如权利要求1所述的基于高k栅介质的二硫化钼场效应晶体管，其特征在于，所述的二硫化钼导电沟道的厚度为1.0nm。

8.如权利要求1所述的基于高k栅介质的二硫化钼场效应晶体管，其特征在于，所述铬/金堆叠结构中，铬层厚度为5～20nm，金层厚度为40～80nm。

9.如权利要求8所述的基于高k栅介质的二硫化钼场效应晶体管，其特征在于，所述铬/金堆叠结构中，铬层厚度为5nm，金层厚度为50nm。

10.如权利要求1～9中任一项所述的基于高k栅介质的二硫化钼场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：

(1)依次使用丙酮、异丙醇、去离子水将Si衬底超声清洗各10～30分钟，再用氮气枪吹干备用；

(2)在所述Si衬底上采用原子层沉积方法的方式生长HfO₂作为高介电常数栅介质层，HfO₂栅介质层的薄膜表面粗糙度为0.21～0.65nm：

(3)利用常压化学气相沉积法在所述的HfO₂/Si上面直接生长单层的MoS₂三角片导电沟道，所述MoS₂三角片导电沟道的厚度为0.7～1.0nm；

(4)采用电子束曝光工艺和电子束蒸发的方式，在所述MoS₂三角片导电沟道上制备金属源漏电极，所采用的金属为Cr/Au堆叠结构，得到基于高k栅介质的二硫化钼场效应晶体管。