[发明专利]场效应管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种场效应管，包括衬底、石墨烯层以及栅介质层。衬底包括六方氮化硼层。石墨烯层包括相对的第一表面和第二表面。第一表面与六方氮化硼层接触。第二表面包括氢化区。栅介质层覆盖于氢化区。场效应管通过设置六方氮化硼层作为石墨烯层的衬底，可以改善衬底与石墨烯层的接触。因为六方氮化硼与石墨烯的单层结构相似，两者的晶格匹配度高，且六方氮化硼层的表面光滑平整无陷阱。六方氮化硼层可以有效降低石墨烯层与衬底的接触不佳对载流子迁移率的负面影响，有利于增加石墨烯层的载流子迁移率，从而增加截止频率。同时，石墨烯层通过氢化区与栅介质层接触可以进一步减少栅介质层因为接触不佳对载流子迁移率的负面影响。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别是涉及一种场效应管及其制备方法。

背景技术

太赫兹技术被认为是改变未来世界的十大技术之一。基于太赫兹波探测的太赫兹雷达技术则是主要技术国家竞逐的新兴战略技术之一。太赫兹场效应管是太赫兹雷达探测的核心关键器件之一。

采用高载流子迁移率材料作为场效应管沟道基材是目前研究的热点和主要方向。石墨烯作为新型二维纳米材料，具有超高的载流子迁移率，实验表明室温下载流子迁移率大于1.5×10⁵cm²/(V·s)，远大于现有场效应管所用的硅、磷化铟、砷化镓等半导体材料。因此，石墨烯在太赫兹场效应管方面具有巨大应用潜力。但是，石墨烯实际应用后的测得的石墨烯场效应管迁移率远远低于石墨烯的理论值。因此，现在急需解决这一问题。

发明内容

基于此，有必要针对传统的石墨烯场效应管的迁移率远远低于石墨烯的理论值的问题，提供一种场效应管及其制备方法。

一种场效应管，包括：

衬底，包括六方氮化硼层；

石墨烯层，包括相对的第一表面和第二表面，所述第一表面与所述六方氮化硼层接触，所述第二表面包括氢化区；以及

栅介质层，覆盖于所述氢化区。

在其中一个实施例中，所述场效应管还包括源极和漏极，相对且间隔设置于所述第二表面，且所述栅介质层设置于所述源极和所述漏极之间。

在其中一个实施例中，所述源极和所述漏极均包括叠加的Ti层和电极主体层，且所述Ti层覆盖于所述石墨烯层表面。

在其中一个实施例中，所述衬底还包括基底，所述六方氮化硼层设置于所述基底的表面。

在其中一个实施例中，所述场效应管还包括栅极，设置于所述栅介质层远离所述氢化区的表面。

一种场效应管的制备方法，包括：

提供一基底，在所述基底表面形成六方氮化硼层；

在所述六方氮化硼层表面形成石墨烯层；

对所述石墨烯层有选择的进行氢化，在所述石墨烯层表面形成氢化区；

在所述氢化区形成栅介质层。

在其中一个实施例中，所述在所述基底表面形成六方氮化硼层，包括：

制作六方氮化硼混合溶液；

对所述六方氮化硼混合溶液进行超声处理，得到分离溶液；

静置所述分离溶液，得到分层溶液；

提取所述分层溶液中的上层清液，并进行离心处理，得到六方氮化硼沉淀物；

将所述六方氮化硼沉淀物转移到所述基底表面，形成所述六方氮化硼层。

在其中一个实施例中，所述对所述石墨烯层有选择的进行氢化，在所述石墨烯层表面形成氢化区，包括：