[发明专利]自激励单电子自旋电磁晶体管及制作工艺

权利要求书

1.一种自激励单电子自旋电磁晶体管，包括衬底(1)，所述衬底(1)上设置有纳米碳化硅薄膜结构(2)、源极(3)、漏极(4)、栅极(7)，其特征在于：所述纳米碳化硅薄膜结构(2)由层状纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)互嵌构成，纳米碳化硅薄膜结构(2)为三层结构；上下两层为同晶型的掺杂单晶态碳化硅，中间层为纯净碳化硅单晶体薄膜，所述纳米碳化硅薄膜结构(2)的两端分别与源极(3)和漏极(4)接触，形成源漏极有源区，所述纳米碳化硅薄膜结构(2)的上部依次设置有绝缘层(5)、接触金属层(6)，所述栅极(7)从接触金属层(6)引出。

2.根据权利要求1所述的自激励单电子自旋电磁晶体管，其特征在于：所述纳米碳化硅薄膜结构(2)为多型纳米碳化硅单晶体构成，形成多型层互嵌结构。

3.根据权利要求2所述的自激励单电子自旋电磁晶体管，其特征在于：所述纳米碳化硅薄膜结构(2)的中间层为纯净碳化硅单晶体薄膜，其他层为轻掺杂碳化硅单晶体薄膜。

4.根据权利要求1所述的自激励单电子自旋电磁晶体管，其特征在于：所述纳米碳化硅单晶体包括4H、6H、3C、15R中一种或多种。

5.根据权利要求1所述的自激励单电子自旋电磁晶体管，其特征在于：所述纳米碳化硅薄膜结构(2)中每一层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)的厚度为1～100nm。

6.根据权利要求1所述的自激励单电子自旋电磁晶体管，其特征在于：所述纳米碳化硅薄膜结构(2)的中间层为4H-SiC薄膜，一端置于一层6H-SiC薄膜端部的上方，另一端置于另一层6H-SiC薄膜端部的下方。

7.根据权利要求6所述的自激励单电子自旋电磁晶体管，其特征在于：所述纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)为P型掺杂或者N型掺杂的，分别构成纳米线异质结。

8.一种根据权利要求1所述的自激励单电子自旋电磁晶体管的制作工艺，其特征在于：包括如下步骤：

1)将衬底(1)的平面设为x-y平面，衬底(1)的法向设为z轴方向，在x-y平面上设置第一层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)；

2)沿y轴方向平移，设置第二层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)，所述第二层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)的一端遮蔽第一层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)的一端，再沿y轴方向平移，设置第三层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)，所述第三层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)的一端遮蔽第二层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)的另一端，依次层叠排列直至完成纳米碳化硅薄膜结构(2)，所述每一层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)沿z轴方向定向生长；

3)将所述纳米碳化硅薄膜结构(2)光刻形成纳米线或带，放入真空烧结炉，在10^-4mTorr下，加热至1500～1900℃，持续时间为50～120min，在真空中缓慢降温至室温；

4)在所述纳米碳化硅薄膜结构(2)形成纳米线或带上面淀积绝缘层(5)；

5)在所述纳米碳化硅薄膜结构(2)形成纳米线或带两端采用光刻技术开孔，在绝缘层(5)上方淀积金属薄膜，并使金属薄膜分别与纳米线或带的两端接触，形成源极和漏极；

6)在源极和漏极之间的金属薄膜上刻蚀出引线，形成栅极。

9.根据权利要求8所述的自激励单电子自旋电磁晶体管的制作工艺，其特征在于：所述纳米碳化硅薄膜结构(2)为三层结构，第一层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)、第三层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)为6H-SiC薄膜，并进行重掺杂工艺处理，第二层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)为纯净的4H-SiC薄膜。

10.根据权利要求8所述的自激励单电子自旋电磁晶体管的制作工艺，其特征在于：所述纳米碳化硅薄膜结构(2)为三层结构，第一层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)、第三层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)为4H-SiC薄膜，并进行轻掺杂工艺处理，第二层纳米碳化硅单晶体薄膜(2-1)为纯净的15R或者3C碳化硅薄膜。