[发明专利]一种石墨烯晶体管及制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯晶体管及制备方法，属于半导体器件技术领域，石墨烯晶体管包括衬底，衬底的上表面设有石墨烯PN结，石墨烯PN结两侧设有源、漏接触电极；石墨烯PN结的P区或N区设有与石墨烯PN结成45°夹角的栅极。该方法包括在在衬底上制作石墨烯PN结；在石墨烯PN结两侧制作源、漏接触电极；在石墨烯PN结上制作与石墨烯PN结成45°夹角的栅极。本发明利用石墨烯PN结中的载流子通过PN结的几率与PN结的夹角相关特性，在石墨烯PN结的P区或N区制作与PN结成45°夹角的栅极，使载流子通过具有45°夹角的两个PN结时被完全反射，从而实现石墨烯晶体管的自由开关。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，特别是涉及一种石墨烯晶体管及制备方法。

背景技术

石墨烯(graphene)是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料。由于石墨烯特殊的电子能谱，它的电荷载体是无质量的Dirac费米子。石墨烯在室温下具有弹道输运特性，其化学和力学的稳定性以及纳米尺度的可量测性使得它在纳米光电子器件以及半导体器件研究方面有着非常突出的应用前景。其超高的载流子迁移率、热导率等特性，使它非常适用于制作高速电子器件。但是，由于石墨烯没有带隙，器件无法关断，难以用于制作逻辑器件。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种石墨烯晶体管及制备方法，旨在解决石墨烯由于没有带隙导致石墨烯晶体管无法关断的问题，其利用石墨烯PN结中载流子的传输特性，实现石墨烯晶体管自由开关。

为解决上述技术问题，本发明实施例所采取的技术方案是：一种石墨烯晶体管制备方法，包括步骤：

在衬底上制作石墨烯PN结；

在所述石墨烯PN结两侧分别制作源、漏接触电极；

在所述石墨烯PN结的P区或N区制作与所述结区成45°夹角的栅极，所述栅极贯穿所述P区或N区。

进一步地，所述源、漏接触电极与石墨烯PN结的结区平行。

进一步地，石墨烯PN结的制作包括以下步骤：

在衬底上生长N型石墨烯层；

将需要保留的N区覆盖介质，在裸露区域通过元素掺杂或表面掺杂的方法制作P型石墨烯层，去除N区的覆盖介质；

或者在衬底上生长P型石墨烯层；

将需要保留的P区覆盖介质，在裸露区域通过元素掺杂或表面掺杂的方法制作N型石墨烯层，去除P区的覆盖介质。

本发明实施例还公开了一种石墨烯晶体管，包括衬底，所述衬底的上表面设有石墨烯PN结，所述石墨烯PN结两侧设有源、漏接触电极；所述石墨烯PN结的P区或N区设有贯穿所述P区或N区并与石墨烯PN结的结区成45°夹角的栅极。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：(1)本发明实施例的石墨烯晶体管利用石墨烯PN结中的载流子通过PN结的几率与结区的夹角相关特性，在石墨烯PN结的P区或N区制作与结区成45°夹角的栅极，给栅极加电压形成两个具有45°夹角的PN结，使载流子通过具有45°夹角的两个PN结时被完全反射，从而实现石墨烯晶体管的自由开关，其结构简单，设计巧妙；(2)本发明实施例提供的方法操作简单、采用常规的工艺即可实现，适于规模化推广和生产。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的石墨烯晶体管制备方法流程图；

图2是本发明实施例一提供的石墨烯晶体管的主视结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的石墨烯晶体管的俯视结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的石墨烯晶体管的能带原理图；