[发明专利]一种极性可调的晶体管及其制备方法

说明书

本发明提供了一种极性可调的晶体管，包括源极、漏极、栅极、介电层和n型二维半导体层，所述介电层设于栅极上，所述n型二维半导体层设于介电层上，所述源极及漏极均设于二维半导体层上，且所述源极和漏极通过n型二维半导体层连接；所述n型二维半导体层上还设有超薄p型有机层，所述超薄p型有机层设于源极与漏极之间。本发明极性可调的晶体管利用超薄p型有机层修饰n型二维半导体层表面，实现n型半导体到p型半导体或双极型的转换。本发明还提供了极性可调的晶体管的制备方法。

技术领域

本发明涉及半导体电子器件领域，具体涉及一种极性可调的晶体管及其制备方法。

背景技术

二维材料已成为一类新型人工材料，这些材料具有新颖的物理学和功能性，有望用于下一代电子和光电子器件。已有的二维材料极性可调技术，主要通过构筑二维材料异质结和部分掺杂构筑二维材料pn结两种方法，但这些方法存在以下缺陷：(1)在通过构筑二维材料异质结方法中，二维异质结需要一个一个构筑，比较费时间，效率相对较低；(2)在有机分子部分掺杂构筑二维材料pn结的方法中，需要通过用Al₂O₃保护沟道的选择性区域，增加制备工序和难度，降低制备效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种极性可调的晶体管及其制备方法，通过提供一种不同于常规的极性可调的晶体管及其制备方法，以解决现有极性可调的晶体管在生产加工过程中需要设置保护区域、效率低且费时、工序复杂等缺陷。

第一方面，本发明提供了一种极性可调的晶体管，包括源极、漏极、栅极、介电层和n型二维半导体层，所述介电层设于栅极上，所述n型二维半导体层设于介电层上，所述源极及漏极均设于二维半导体层上，且所述源极和漏极通过n型二维半导体层连接；

所述n型二维半导体层上还设有超薄p型有机层，所述超薄p型有机层设于源极与漏极之间。

本发明极性可调的晶体管通过超薄有机层修饰二维材料构筑异质结，不用选择保护区域，有机层可以大面积制备，可以一次实现多个甚者几十、几百个异质结的构筑，有益于器件的集成制备，异质结制备效率显著提高。本发明极性可调的晶体管利用超薄p型有机层修饰n型二维半导体层表面，实现n型半导体到p型半导体或双极型的转换。

优选的，所述超薄p型有机层为超薄p型噻吩类衍生物。

优选的，所述超薄p型有机层为DNTT或者C8-BTBT。

优选的，所述n型二维半导体层为二维WSe₂半导体层，所述二维WSe₂半导体层的厚度为5～20nm。

优选的，所述源极和漏极均为Au/Cr电极，所述Au/Cr电极中Au的厚度为90nm，所述Au/Cr电极中Cr的厚度为5nm。

优选的，所述栅极的材质为硅，所述介电层的材质为氧化硅。

第二方面，本发明还提供了一种极性可调的晶体管的制备方法，包括以下步骤：

制备晶体管：提供SiO₂/Si衬底并在SiO₂/Si衬底上设置n型二维半导体层，再在n型二维半导体层上沉积源极和漏极，得到晶体管；

沉积超薄p型有机层：通过真空气相沉积法或溶液法在晶体管的n型二维半导体层上沉积超薄p型有机层，所述超薄p型有机层沉积于源极与漏极之间，得到极性可调的晶体管。

本发明极性可调的晶体管的制备方法在构筑异质结过程中不用选择保护区域，有机层可以大面积制备，可以一次实现多个甚者几十、几百个异质结的构筑，有益于器件的集成制备，异质结制备效率显著提高。超薄p型有机膜可以大面积制备，相对于无机二维异质结制备效率提高，且在制备有机层时，不用选择性保护部分二维材料，减少了工序。