[实用新型]一种基于二维Ga2S3纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管

说明书

本实用新型公开了一种基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管。所述可弯曲式场效应光电晶体管，自下至上依次包括柔性衬底、二维Ga₂S₃纳米片，且所述二维Ga₂S₃纳米片层的上方设有源电极、漏电极和栅电极；栅电极设置在源电极和漏电极之间。本实用新型提供了一种在SiO₂/Si衬底上直接用CVD法直接外延生长大面积Ga₂S₃材料，再通过机械剥离转移实现了柔性化可弯曲式场效应光电晶体管的制备，本实用新型的场效应光电晶体管可应用于智能穿戴、弯曲显示、工业自动控制、可见光通信等领域，经济效益可观。

技术领域

本实用新型属于微电子器件领域，涉及半导体器件，具体涉及一种基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管。

背景技术

柔性、可弯曲、可折叠化半导体微电子器件以其轻质、灵活柔韧和智能高效等特点将对未来智能穿戴、弯曲显示、可植入器械等带来变革发展。在众多微电子器件中，场效应光电晶体管因其在逻辑电路、工业自动控制、可见光通信和红外成像等各个领域都具有巨大的应用潜力，在过去几十年来受到了全世界众多研究者的特别关注。实现柔性化场效应光电晶体管的关键技术难点在于材料的二维化。

近年来，具有层状结构的二维材料在柔性微电子器件应用上的潜在可能性使其受到越来越多的重视，此外，二维材料与目前的薄膜微制造技术更兼容，并更容易制造成复杂结构。硫化镓（Gallium(III) Sulfide，Ga₂S₃）属于III-VI类层状化合物，每一层晶体结构为六方纤锌矿型结构，空间群为P63mc，晶格参数a=b=3.685 Å，c=6.028 Å。层间相互作用以弱范德华力为主，而层间成键力本质上是共价的。Ga₂S₃被认为是一种很有前途的近蓝色发光器件和场发射器件的材料，它在300 K时间接带隙为2.95 eV，直接带隙为3.25 eV。采用机械解理法可以有效地获得二维晶体结构的单层或少层Ga₂S₃纳米片，再转移至其他柔性衬底上即可用于制做相关柔性微电子器件。

然而，类似的可弯曲柔性化的二维Ga₂S₃基场效应光电晶体管还未报道，技术难点在于Ga₂S₃纳米片的合成方法和二维Ga₂S₃的转移工艺，以往研究采用溶液热和水热法合成Ga₂S₃，但是通常得到一些形貌不可控的团聚晶体，难以被机械剥离制备大面积二维Ga₂S₃纳米片。化学气相沉积法（CVD）是使反应物在气体状态下发生物理变化或者化学反应，最后在冷却沉积在基板上凝聚长大形成纳米结构的方法。用该法可制备出纯度高、均匀性好、大尺寸的二维半导体，如石墨烯、二硫化钼等，因此，采用CVD法可以有效制备大面积Ga₂S₃纳米片。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管。

本实用新型的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管，自下至上依次包括柔性衬底、二维Ga₂S₃纳米片；所述二维Ga₂S₃纳米片层的上方设有源电极、漏电极和栅电极；栅电极设置在源电极和漏电极之间。

进一步的，所述柔性衬底的厚度为250~300 nm。