[发明专利]一种具有亚1nm栅长的二维薄膜场效应晶体管

权利要求书

1.一种具有亚1nm栅长的二维薄膜场效应晶体管，其特征在于，包括依次层叠的衬底(101)、衬底绝缘层(102)、单层或少层石墨烯(103)和垂直电场屏蔽结构，还包括第一绝缘层(106)、二维薄膜(107)和三个电极(108、109、110)；

所述单层或少层石墨烯(103)作为栅极，厚度在亚1nm；

所述垂直电场屏蔽结构由第二绝缘层(104)和层叠于其上的沉积电场阻挡层(105)组成；或者由金属层和包覆于其外的氧化层组成，所述氧化层通过金属层的自氧化方式形成；所述垂直电场屏蔽结构用于隔绝单层或少层石墨烯(103)垂直方向的电场以利用栅极的厚度来定义栅长；

所述第一绝缘层(106)通过刻蚀方式覆盖在衬底绝缘层(102)的顶部以及单层或少层石墨烯(103)和垂直电场屏蔽结构同侧，且该第一绝缘层(106)一端向垂直电场屏蔽结构另一侧延伸以覆盖垂直电场屏蔽结构的上表面，形成台阶状的第一绝缘层(106)，用于产生单层或少层石墨烯(103)水平方向的电场；

所述二维薄膜(107)呈台阶状覆盖在第一绝缘层(106)上，作为导电沟道，且保证二维薄膜(107)下台阶的上表面低于单层或少层石墨烯(103)的下表面；

第一电极(109)和第二电极(108)分别设置在二维薄膜(107)的上台阶面和下台阶面上，用于导出二维薄膜(107)的电学信号；第三电极(110)同时与衬底绝缘层(102)和单层或少层石墨烯(103)连接，用于传输栅极所需的电压信号。

2.根据权利要求1所述的二维薄膜场效应晶体管，其特征在于，垂直电场屏蔽结构中，所述第二绝缘层(104)由二维绝缘薄膜或柔性绝缘薄膜通过原子层沉积或湿法转移制得；所述沉积电场阻挡层(105)由金属或导电非金属通过图形化工艺制得。

3.根据权利要求1所述的二维薄膜场效应晶体管，其特征在于，垂直电场屏蔽结构中，所述金属层选用具有致密自氧化特性的金属。

4.根据权利要求1所述的二维薄膜场效应晶体管，其特征在于，所述第一绝缘层(106)的材料包括金属氧化物，二维绝缘薄膜及柔性绝缘薄膜；所述金属氧化物是通过金属自氧化的方式形成。

5.根据权利要求1所述的二维薄膜场效应晶体管，其特征在于，所述二维薄膜(107)采用湿法转移或生长的方式，然后经图形化和刻蚀制得，该二维薄膜(107)选自具有半导体特性的二维薄膜或氧化物半导体。

6.根据权利要求1所述的二维薄膜场效应晶体管，其特征在于，各电极采用金属或导电非金属。