【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于場效應(yīng)晶體管領(lǐng)域，具體涉及基于界面缺陷的、可實(shí)現(xiàn)電荷長期存儲的ws2/h-bn場效應(yīng)晶體管及其制備工藝。
技術(shù)介紹
1、二維材料場效應(yīng)晶體管作為下一代電子器件的熱門研究方向，近年來在集成電路和電學(xué)存儲領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展。二維材料如石墨烯、二硫化鉬、二硫化鎢（ws2）、氮化硼（h-bn）等，由于其獨(dú)特的機(jī)械和光電子學(xué)性能，在構(gòu)建高性能晶體管方面展現(xiàn)出巨大潛力。這些材料具有原子級薄度、高載流子遷移率等優(yōu)勢，有助于減少短溝道效應(yīng)，綜合提升器件光電性能。當(dāng)前，二維材料場效應(yīng)晶體管的研究主圍繞以下幾個方面。一：材料制備與性質(zhì)調(diào)控，如通過化學(xué)氣相沉積制備大面積單層石墨烯，通過機(jī)械剝離法獲取高質(zhì)量二硫化鉬、二硫化鎢等；二：器件構(gòu)筑工藝優(yōu)化，包括柵極長度微型化至亞納米級、電極接觸優(yōu)化至量子極限等；三：高質(zhì)量介電層的開發(fā)，以解決傳統(tǒng)氧化物半導(dǎo)體與二維材料界面不清晰等關(guān)鍵技術(shù)問題，如近期制備的原子薄單晶氧化鋁作為頂柵電介質(zhì)，顯著提升了二維材料場效應(yīng)晶體管的性能指標(biāo)；四：新型架構(gòu)與集成方式探索，如異質(zhì)集成技術(shù)，將二維材料與傳統(tǒng)硅基電路相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)更高性能的電子設(shè)備。此外，二維材料的帶隙大小對晶體管的性能有重要影響：通過調(diào)控材料的帶隙，可以優(yōu)化器件的開關(guān)比、電導(dǎo)率、能耗和工作頻率等關(guān)鍵性能參數(shù)。如引入缺陷或外場等方法可有效調(diào)控二維材料的帶隙可提升fet的性能。可見，二維材料場效應(yīng)晶體管的研究正處于快速發(fā)展階段，未來有望在高性能電子設(shè)備、柔性電子、光電傳感器等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用。然而，要實(shí)現(xiàn)基于2d半導(dǎo)體的集成電路的商業(yè)應(yīng)用，還需在材料制備
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)目的是為了有效解決當(dāng)前所面臨的上述科學(xué)和技術(shù)問題，而提供基于界面缺陷電荷長期存儲的ws2/h-bn場效應(yīng)晶體管及其制備方法。
2、基于界面缺陷電荷長期存儲的ws2/h-bn場效應(yīng)晶體管，由下至上依次為硅/二氧化硅襯底、六方氮化硼二維薄層、ws2二維薄層、兩塊金屬電極；所述的六方氮化硼二維薄層的上表面和ws2二維薄層的下表面經(jīng)過了紫外曝光處理；
3、所述的紫外曝光處理，功率為0-60微瓦，紫外光波長為265?nm，時(shí)間為10分鐘；
4、所述的襯底為1?cm×1?cm，具有280nm氧化層；六方氮化硼二維薄層和ws2二維薄層重疊面積為大于4平方微米；
5、所述的金屬電極為兩塊利用熱蒸發(fā)法蒸鍍的厚度為50nm的金電極。
6、基于界面缺陷電荷長期存儲的ws2/h-bn場效應(yīng)晶體管制備方法，它包括：
7、1）?襯底切割：
8、a.?將商用的硅/二氧化硅襯底襯底用塑料板標(biāo)記直線切割邊緣，劃分為1?cm×1cm的襯底單位；
9、b.?使用藍(lán)寶石玻璃刀沿著1?cm×1?cm的直線邊緣，采用100?n的力進(jìn)行切割。
10、c.?維持襯底水平狀態(tài)，使用豎直的力，沿著垂直邊緣方向，以200?n的力進(jìn)行彎折，直至襯底沿著直線邊緣分為兩塊。
11、d.?對于正方形單位襯底的四個邊緣重復(fù)以上a-c的操作
12、2）?下層h-bn材料制備和紫外曝光處理
13、a．?將商用的h-bn塊體材料置于pdms的薄膜上，領(lǐng)取一片pdms薄膜，將二者正對粘貼，并將50?n的壓力施加于上層，使得二者緊密結(jié)合；
14、b．?取上層附有材料的pdms薄膜，轉(zhuǎn)移到正方形單位襯底上；
15、c．?將整體加熱至120℃并保持10分鐘后，取下上層pdms薄膜，此時(shí)上層pdms薄膜所黏附的h-bn已經(jīng)全部轉(zhuǎn)移到單位襯底上；
16、d．?將盛有h-bn的襯底，置于紫外曝光中，曝光功率為10分鐘，功率為0-60微瓦，曝光所用紫外光波長為265?nm，光源類型為led光源。
17、3）?上層ws2材料制備和紫外曝光處理
18、a.?將商用的ws2塊體材料置于pdms的薄膜上，領(lǐng)取一片pdms薄膜，將二者正對粘貼，并將100?n的壓力施加于上層，使得二者緊密結(jié)合；
19、b.?取上層附有ws2材料的pdms薄膜，置于紫外曝光中，曝光功率為10分鐘，功率為0-60微瓦，曝光所用紫外光波長為265?nm，光源類型為led光源。
20、c.?使用轉(zhuǎn)移臺（邁塔光電：二維材料顯微轉(zhuǎn)移平臺）將ws2材料和盛有h-bn的襯底進(jìn)行轉(zhuǎn)移堆疊，確保其兩側(cè)材料具有4平方微米以上的重疊面積。將整體加熱至120℃并保持10分鐘后，取下上層pdms薄膜，此時(shí)上層pdms薄膜所黏附的ws2已經(jīng)全部轉(zhuǎn)移到單位襯底上；
21、4）?電極蒸鍍和器件加工
22、a.?將上述盛有ws2/h-bn的材料的襯底倒立放置于蒸發(fā)腔室；
23、b.?采用銅絲作為掩模板，遮擋于重疊面積的正面，采用高溫膠帶進(jìn)行固定；
24、c.?采用熱蒸鍍方案，儀器加入電流110?a，使得50?nm厚的金全部蒸鍍于材料正面；
25、d.?取出蒸鍍后的樣品，使用實(shí)驗(yàn)室用塑料鑷子，鑷子頭接觸銅絲，并使用50?n的力挑斷銅絲。
26、e.?將所制備的器件置于120°c氬氣中進(jìn)行退火，退火時(shí)長2小時(shí)，以確保異質(zhì)結(jié)的強(qiáng)耦合。
27、f.?最后，將60?v的高壓施加于后側(cè)背柵，使得電荷積累于異質(zhì)結(jié)界面處。
28、本專利技術(shù)提供了基于界面缺陷電荷長期存儲的ws2/h-bn場效應(yīng)晶體管及其制備方法。基于界面缺陷電荷長期存儲的ws2/h-bn場效應(yīng)晶體管他包括：硅/二氧化硅襯底，ws2/h-bn異質(zhì)結(jié)、金屬電極、器件溝道。上述的硅/二氧化硅襯底作為最下層的承載物，利用pdms對于商用二維ws2和h-bn體材料進(jìn)行前夕剝離和轉(zhuǎn)移。其中，引入了紫外光處理，用于增強(qiáng)二維界面存儲電荷的能力和單位面積的缺陷密度。本專利技術(shù)通過改變紫外光處理的功率，結(jié)合后期電學(xué)加工和表征，實(shí)現(xiàn)了二維圖像的長期高效記憶，并可利用于圖像加密的功能開發(fā)。
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1.基于界面缺陷電荷長期存儲的WS2/h-BN場效應(yīng)晶體管，其特征在于：由下至上依次為硅/二氧化硅襯底、六方氮化硼二維薄層、WS2二維薄層、兩塊金屬電極；所述的六方氮化硼二維薄層的上表面和WS2二維薄層的下表面經(jīng)過了紫外曝光處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于界面缺陷電荷長期存儲的WS2/h-BN場效應(yīng)晶體管，其特征在于：所述的紫外曝光處理，功率為0-60微瓦，紫外光波長為265?nm，時(shí)間為10分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于界面缺陷電荷長期存儲的WS2/h-BN場效應(yīng)晶體管，其特征在于：所述的襯底為1?cm×1?cm，具有280nm氧化層；六方氮化硼二維薄層和WS2二維薄層重疊面積為大于4平方微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于界面缺陷電荷長期存儲的WS2/h-BN場效應(yīng)晶體管，其特征在于：所述的金屬電極為兩塊利用熱蒸發(fā)法蒸鍍的厚度為50nm的金電極。
5.基于界面缺陷電荷長期存儲的WS2/h-BN場效應(yīng)晶體管制備方法，它包括：
【技術(shù)特征摘要】
1.基于界面缺陷電荷長期存儲的ws2/h-bn場效應(yīng)晶體管，其特征在于：由下至上依次為硅/二氧化硅襯底、六方氮化硼二維薄層、ws2二維薄層、兩塊金屬電極；所述的六方氮化硼二維薄層的上表面和ws2二維薄層的下表面經(jīng)過了紫外曝光處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于界面缺陷電荷長期存儲的ws2/h-bn場效應(yīng)晶體管，其特征在于：所述的紫外曝光處理，功率為0-60微瓦，紫外光波長為265?nm，時(shí)間為10分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉為振，仲瑋恒，段鑫宇，劉玉慶，景佳薇，孫照杰，
申請(專利權(quán))人：東北師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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