[发明专利]一种二维材料模拟电路及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种二维材料模拟电路，其特征在于，包括：衬底，双极可调性二维材料，铁电衬底材料薄膜，顶部金属电极以及底部金属电极；

所述双极可调性二维材料和所述铁电衬底材料薄膜层叠设置；所述双极可调性二维材料的表面设置有顶部金属电极；所述铁电衬底材料薄膜的表面设置有底部金属电极；

所述铁电衬底材料薄膜用于在不同极化状态下对二维材料中的沟道载流子类型和浓度进行调制；通过铁电材料的近邻极化效应，诱导对二维材料的掺杂，实现对二维材料沟道载流子类型的可重构化调制且无需持续的栅压加持；

其中，所述铁电衬底材料薄膜为铌酸锂单晶薄膜，所述铁电衬底材料薄膜的极化通过在所述顶部金属电极和底部金属电极之间外接脉冲电场实现；通过施加外加电场使得铌酸锂单晶薄膜极化，撤去电场后仍然能保持巨大的内部电场；

所述双极可调性二维材料为硒化钨，硒化钨的表面无悬挂键利于异质集成，使用电场调节其载流子类型和浓度，使其具有10⁴量级的开关比；

将铁电衬底材料铌酸锂单晶与双极可调性二维材料硒化钨相结合，利用铁电材料的自发极化和剩余极化电场来调制二维材料的沟道导电类型。

2.根据权利要求1所述的二维材料模拟电路，其特征在于，根据实际所需的电路图案，所述顶部金属电极设置多个，所述底部金属电极设置多个，并通过选择不同顶部金属电极和底部金属电极组合以及在不同组合之间所接脉冲电场的方向和强度来实现电路图案。

3.一种如权利要求1至2任一项所述的二维材料模拟电路的制备方法，其特征在于，包括：

获取衬底，该衬底是通过在硅片上蒸镀底部金属电极并在底部金属电极上覆盖一层铁电衬底材料薄膜得到；

在所述铁电衬底材料薄膜的上表面覆盖一层双极可调性二维材料；所述铁电衬底材料薄膜为铌酸锂单晶薄膜；

根据实际所需的电路图案去除部分二维材料，并在保留下的部分二维材料上表面制备顶部金属电极；

其中，制备顶部金属电极的实现方式为：旋涂光刻胶，使用光刻或电子束曝光刻蚀电极图案，使用电子束蒸发蒸镀制作顶部金属电极。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述在所述铁电衬底材料薄膜的上表面覆盖一层双极可调性二维材料的实现方式为：

将附着有双极可调性二维材料的硅片上旋涂PMMA，并通过湿法转移，将所述双极可调性二维材料转移至所述铁电衬底材料薄膜的上表面上。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述根据实际所需的电路图案去除部分二维材料的实现方式为：

在所述二维材料的上表面旋涂光刻胶，根据实际所需的电路图案，使用光刻或电子束曝光，去除部分光刻胶，保留所需区域的部分光刻胶；

使用氧等离子体将暴露出的部分二维材料薄膜去除，使用丙酮清洗去除剩余光刻胶。

6.一种如权利要求1至2任一项所述的二维材料模拟电路的应用，其特征在于，采用具有不同功能的二维材料模拟电路构成模拟集成电路。