[发明专利]二维铁电半导体沟道铁电介电层场效应管及其制备方法

权利要求书

1.二维铁电半导体沟道铁电介电层场效应管，其特征在于，包括绝缘衬底，所述绝缘衬底上设置有石墨烯栅极，所述石墨烯栅极上分别设置有二维铁电介电层和金属栅极，所述二维铁电介电层上设置有二维铁电半导体沟道，所述二维铁电半导体沟道上分别设置有相互分隔的金属源极和金属漏极，所述金属源极设置在所述金属漏极右侧，所述二维铁电介电层和所述二维铁电半导体沟道均为正极在上。

2.如权利要求1所述的二维铁电半导体沟道铁电介电层场效应管，其特征在于，所述绝缘衬底为二氧化硅、三氧化二铝或二氧化铪，所述石墨烯栅极厚度为1-15层。

3.如权利要求1所述的二维铁电半导体沟道铁电介电层场效应管，其特征在于，所述二维铁电介电层材质为绝缘的宽带隙范德华层状铁电材料，所述二维铁电半导体沟道材质为窄带隙范德华层状铁电半导体材料。

4.如权利要求1或3所述的二维铁电半导体沟道铁电介电层场效应管，其特征在于，所述二维铁电介电层厚度为4-100nm，所述二维铁电半导体沟道厚度为1-10层。

5.如权利要求1或3所述的二维铁电半导体沟道铁电介电层场效应管，其特征在于，所述二维铁电介电层材质为铜铟磷硫。

6.如权利要求1或3所述的二维铁电半导体沟道铁电介电层场效应管，其特征在于，所述二维铁电半导体沟道材质为α相三硒化二铟、二碲化钨或d1T相的二碲化钼。

7.如权利要求1所述的二维铁电半导体沟道铁电介电层场效应管，其特征在于，所述金属源极、所述金属漏极和所述金属栅极为金和铬构成的双层金属电极，且上层金厚度为20-50nm，下层铬厚度为4-8nm。

8.权利要求1-7任一项所述的二维铁电半导体沟道铁电介电层场效应管的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

(1)通过机械剥离法在绝缘衬底上制备石墨烯栅极；

(2)通过机械剥离法制备二维铁电介电层和二维铁电半导体沟道，然后采用干法转移搭建异质结器件，得二维铁电半导体沟道铁电介电层场效应管；

(3)通过光刻在器件的源极、漏极和栅极处设置掩膜板图形，在速率下通过电子束蒸发镀膜沉积金属电极，最后浸入N-甲基吡咯烷酮溶液中进行脱胶处理，使器件的源极、漏极和栅极分别与金属电极连接。

9.如权利要求8所述的二维铁电半导体沟道铁电介电层场效应管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中制备石墨烯栅极时，采用scotch胶带将石墨样品进行对撕若干次，然后剥离在绝缘衬底上，得石墨烯栅极。

10.如权利要求8所述的二维铁电半导体沟道铁电介电层场效应管的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的具体步骤为：采用scotch胶带将宽带隙铁电材料和窄带隙铁电材料对撕若干次，然后剥离在聚二甲基硅氧烷上，选定厚度并通过干法转移到石墨烯栅极上，得二维铁电介电层和二维铁电半导体沟道。