[发明专利]一种应用于场效应晶体管半导体材料的二维复合氢氧化物微米晶体及其制备工艺

摘要

本发明公开了一种应用于场效应晶体管半导体材料的二维复合氢氧化物微晶及其制备工艺，并探讨了其导电性与材料的层板组成、金属离子类型、层间阴离子类型的关系。大尺寸、单分散的LDHs微米片的合成以及电极制备工艺可简要概括为以下步骤：(1)制备得到大尺寸、单分散的二维无机纳米复合氢氧化物微晶；(2)采用电子束刻蚀与蒸镀工艺制备成半导体场效应晶体管器件。本发明的优点在于，采用改进的回流法，合成出了不同类型的大尺寸、单分散的二维LDHs单晶微米片，并首次将其应用于场效应晶体管的沟道材料，极大拓展了此类材料在半导体电学领域的应用潜力，同时对于此类二维材料在电化学催化、超级电容器等领域的应用提供了一定的指导依据。

主权项

1.一种半导体晶体管的电极制备工艺，其特征在于，其具体工艺步骤为：(1)合成方法：a.配制二价、三价阳离子摩尔比M2+/M3+＝2.0～4.0的溶液，其中M3+的浓度范围在10mmol/L，作为前驱体溶液A；b.配制与三价阳离子摩尔比例范围在6～9的尿素溶液，作为前驱体溶液B；c.将溶液B在不断搅拌的情况下缓慢加入到装有溶液A的三口烧瓶中，加入完毕后，将三口烧瓶置于90-120℃油浴中加热回流24-48小时后，将产物分别用去离子水充分洗涤并离心分离3～10次，直至洗涤液pH值呈中性；并将其置于60～80℃下真空干燥10～24小时后即可得到不同类型的大尺寸、单分散的二维无机复合氢氧化物微晶；(2)半导体晶体管的电极制备工艺参数：a.微米片的超声分散过程需要严格控制，将适量的LDH纳米片微晶粉体加入到无水乙醇中，超声5-15min，超声功率为40～100W；b.为了使分散在基底上的微米片能够贴合紧密，选择基底是通过热蒸镀沉积有300～600nm厚度的无定型SiO2的抛光硅片，其中其统计直方深度和最大深度应小于5nm；c.为了能够使制作的器件能够产生足够强电流，并结合微米片的尺寸，器件的沟道长度的选择范围在500nm-2μm为宜；所述的M2+为Mg2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Ca2+中的任何一种，所述的M3+为Al3+、Cr3+、Ga3+、In3+、Co3+、Fe3+和V3+中的任何一种。