[发明专利]一种二维材料光控逻辑门

说明书

本发明公开了一种二维材料光控逻辑门，包括集成在第一衬底上的第一光敏层、第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；集成在第二衬底上的第二光敏层、第五电极和第六电极；第一光敏层和第二光敏层均由二维材料制成；第一衬底、第一光敏层、第一电极和第二电极构成第一光电晶体管；第一衬底、第一光敏层、第二电极和第三电极构成第二光电晶体管；第一衬底、第一光敏层、第三电极和第四电极构成第三光电晶体管；第二衬底、第二光敏层、第五电极和第六电极构成第四光电晶体管；第一光电晶体管、第二光电晶体管及第三光电晶体管串联；第三光电晶体管与第四光电晶体管并联。该二维材料光控逻辑门具有制备工艺简单，器件体积小，利于大规模集成的优点。

技术领域

本发明涉及半导体光电集成与逻辑运算技术领域，特别涉及一种二维材料光控逻辑门。

背景技术

逻辑门(Logic Gates)是在集成电路(Integrated Circuit)上的基本组件。简单的逻辑门可由晶体管组成。这些晶体管的组合可以使代表两种信号的高低电平在通过它们之后产生高电平或者低电平的信号。高、低电平可以分别代表逻辑上的“真”与“假”或二进制当中的1和0，从而实现逻辑运算。

目前关于半导体材料的研究大部分都局限于有限功能的单个电子学元件或光学元件应用，这极大的限制其未来替代传统硅基材料用于集成电路的发展。且现有的逻辑门存在制备工艺复杂，器件体积较大，不利于大规模集成的问题。

发明内容

本发明提供了一种二维材料光控逻辑门，以解决现有的逻辑门存在制备工艺复杂，器件体积较大，不利于大规模集成的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种二维材料光控逻辑门，所述逻辑门包括第一衬底和第二衬底，所述第一衬底上集成有第一光敏层、第一电极、第二电极、第三电极以及第四电极；所述第二衬底上集成有第二光敏层、第五电极以及第六电极；其中，所述第一光敏层和所述第二光敏层均由二维光敏材料制成；

所述第一衬底、第一光敏层、第一电极和第二电极构成第一光电晶体管；所述第一衬底、第一光敏层、第二电极和第三电极构成第二光电晶体管；所述第一衬底、第一光敏层、第三电极和第四电极构成第三光电晶体管；所述第二衬底、第二光敏层、第五电极和第六电极构成第四光电晶体管；

所述第一衬底用作所述第一光电晶体管、第二光电晶体管和第三光电晶体管的栅极，所述第一光敏层用作所述第一光电晶体管、第二光电晶体管和第三光电晶体管的沟道；所述第一电极和第二电极分别用作第一光电晶体管的源极和漏极；所述第二电极和第三电极分别用作第二光电晶体管的源极和漏极；所述第三电极和第四电极分别用作第三光电晶体管的源极和漏极；所述第二衬底用作所述第四光电晶体管的栅极，所述第二光敏层用作所述第四光电晶体管的沟道，所述第五电极和第六电极分别用作第四光电晶体管的源极和漏极；

所述第一光电晶体管、所述第二光电晶体管以及所述第三光电晶体管串联连接；所述第三光电晶体管与所述第四光电晶体管并联连接。

可选地，所述第一光电晶体管、第二光电晶体管、第三光电晶体管以及第四光电晶体管的沟道宽度分别为2μm-3μm。

进一步地，所述第三电极与所述第六电极，以及所述第四电极与所述第五电极分别通过连接导线连接。

可选地，所述连接导线为金金属导线。

可选地，所述第一光敏层和所述第二光敏层的厚度分别为3nm-30nm，长度分别为20-30μm。

可选地，所述第一衬底最下面一层为硅，在硅上面有一层二氧化硅。

可选地，所述第二衬底最下面一层为硅，在硅上面有一层二氧化硅。

可选地，所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、第五电极以及第六电极均为金金属电极。