本发明专利技术公开了一种二维材料传输门混频器，包括：沟道层，为开关比大于103的二维半导体材料，包括两条第一沟道、两条第二沟道，两条第一沟道的两端分别与两条第二沟道的两端电连接；控制栅电极层，包括第一控制栅电极和第二控制栅电极，第一控制栅电极与两条第一沟道具有空间重合区域，第二控制栅电极与两条第二沟道具有空间重合区域，使得第一控制栅电极和第二控制栅电极分别控制两条第一沟道和两条第二沟道的开关特性；绝缘层，设置在沟道层和控制栅电极层之间；电极层，包括两个输入电极和两个输出电极；其中，两个输入电极接收待混频的差分信号，第一控制栅电极和第二控制栅电极接收本征差分信号，两个输出电极输出混频后的差分信号。信号。信号。
【技术实现步骤摘要】
二维材料传输门混频器及其制备方法
[0001]本专利技术的至少一种实施例涉及一种混频器，尤其涉及一种二维材料传输门混频器及其制备方法。
技术介绍
[0002]随着尺寸不断压缩，集成电路技术进入到后摩尔时代，硅基器件尺寸性能均已逼近极限。而仅有多个单原子厚度的二维材料，由于其独特的电学物理特性受到广泛关注，在器件尺寸压缩、提高集成度、降低能耗等方面都有着巨大潜力。随着信息化时代的发展，信息高速传输成为智能设备的首要需求，作为通信系统重要部分的混频器的设计与制作也十分关键。然而目前基于二维材料的混频器的实现方式较少，需求无法得到满足。
技术实现思路
[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种二维材料传输门混频器及其制备方法，以降低混频器的尺寸、功耗，并且提高混频器的工作频率、动态范围等性能。
[0004]本专利技术提供一种二维材料传输门混频器，包括：
[0005]沟道层，包括两条在第一方向上延伸的第一沟道、以及两条在与第一方向垂直的第二方向上延伸的第二沟道，两条第一沟道的两端分别与两条第二沟道的两端电连接，沟道层为开关比大于103的二维半导体材料；
[0006]控制栅电极层，包括第一控制栅电极和第二控制栅电极，第一控制栅电极与两条第一沟道具有空间重合区域，第二控制栅电极与两条第二沟道具有空间重合区域，使得第一控制栅电极和第二控制栅电极分别控制两条第一沟道和两条第二沟道的开关特性；
[0007]绝缘层，设置在沟道层和控制栅电极层之间；以及
[0008]电极层，包括两个输入电极和两个输出电极，输入电极和输出电极分别形成在两条第一沟道和两条第二沟道的连接处，以与第一沟道和第二沟道电连接；
[0009]其中，两个输入电极适用于接收待混频的差分信号，第一控制栅电极和第二控制栅电极适用于接收本征差分信号，两个输出电极适用于输出混频后的差分信号。
[0010]本专利技术还提供一种上述的二维材料传输门混频器的制备方法，包括：形成沟道层，包括4条两两相连的沟道；采用离子束曝光及电子束蒸发法形成控制栅电极层，控制栅电极层包括第一控制栅电极和第二控制栅电极；采用机械剥离或快速热氧化法在沟道层和控制栅电极层之间形成绝缘层；采用离子束曝光及电子束蒸发法在沟道层的相邻两条沟道的交接处形成电极层。
[0011]根据本专利技术上述的实施例提供的二维材料传输门混频器，由于二维半导体材料的厚度较薄，采用二维半导体材料形成沟道层，有利于压缩混频器器件的尺寸。
[0012]根据本专利技术上述的实施例提供的二维材料传输门混频器，采用二维半导体材料形成的沟道层较薄，沟道层内的载流子对控制栅电极电压敏感，，载流子的感应时间更短，能够更加快速地反应开关特性，降低器件的功耗，并且提高器件的工作频率，进而扩大器件工
作频率的动态范围。
附图说明
[0013]图1为根据本专利技术的实施例的二维材料传输门混频器的俯视示意图；
[0014]图2为沿图1中A
‑
A线的剖视图；
[0015]图3为沿图1中B
‑
B线的剖视图；
[0016]图4为根据本专利技术的另一种实施例的二维材料传输门混频器的俯视示意图；
[0017]图5为根据本专利技术的再一种实施例的二维材料传输门混频器沿横向中心线的剖视图；
[0018]图6为根据本专利技术的又一种实施例的二维材料传输门混频器沿横向中心线的剖视图；
[0019]图7为根据本专利技术的实施例的二维材料传输门混频器加入调控电阻进行测试情况下的俯视示意图；
[0020]图8为根据本专利技术实施例的二维材料传输门混频器的等效电路示意图；
[0021]图9为根据本专利技术的实施例的二维材料传输门混频器的制备方法的流程图；以及
[0022]图10(a)～10(f)为根据本专利技术的实施例的二维材料传输门混频器的制备过程示意图。
[0023]【附图标记说明】
[0024]1‑
沟道层；
[0025]11
‑
第一沟道；
[0026]12
‑
第二沟道；
[0027]2‑
电极层；
[0028]21
‑
输入电极；
[0029]22
‑
输出电极；
[0030]3‑
控制栅电极层；
[0031]31
‑
第一控制栅电极；
[0032]32
‑
第二控制栅电极；
[0033]4‑
绝缘层；
[0034]41
‑
第一绝缘层；
[0035]42
‑
第二绝缘层；
[0036]5‑
衬底；
[0037]6‑
调控电阻；
[0038]61
‑
接地电极。
具体实施方式
[0039]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。但是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使专利技术彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能
被夸大，自始至终相同附图标记表示相同元件。
[0040]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本专利技术。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0041]MoS2、WSe2、黑磷(BP)等二维材料，具有良好的电学性能，由于其具有较高的开关比，可制成类似场效应管的可控开关器件，沟道等效阻值与栅极电压呈相关特性。并且由于其厚度仅为多个单原子厚度，可应用于高性能低功耗小尺寸器件。随着信息技术的蓬勃发展，作为通信系统重要组成部分的混频器，也可以利用二维材料实现，以适应器件的低功耗通信需求。
[0042]图1为根据本专利技术的实施例的二维材料传输门混频器的俯视示意图；图2为沿图1中A
‑
A线的剖视图；图3为沿图1中B
‑
B线的剖视图。
[0043]根据本专利技术的一种示例性实施例，本专利技术提供一种二维材料传输门混频器，参考图1～3所示，包括：沟道层1，包括两条在第一方向上延伸的第一沟道11、以及两条在与第一方向垂直的第二方向上延伸的第二沟道12，两条第一沟道11的两端分别与两条第二沟道12的两端电连接，沟道层1为开关比大于103的二维半导体材料；控制栅电极层3，包括第一控制栅电极31和第二控制栅电极32，第一控制栅电极31与两条第一沟道11具有空间重合区域，第二控制栅电极32与两条第二沟道12具有空间重合区域，使得第一控制栅电极31和第二控制栅电极32分别控制两条第一沟道11和两条第二沟道12的开关特性；绝缘层4，设置在沟道层1和控制栅电极层3之间；以及电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种二维材料传输门混频器，其特征在于，包括：沟道层(1)，包括两条在第一方向上延伸的第一沟道(11)、以及两条在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸的第二沟道(12)，两条所述第一沟道(11)的两端分别与两条所述第二沟道(12)的两端电连接，所述沟道层(1)为开关比大于103的二维半导体材料；控制栅电极层(3)，包括第一控制栅电极(31)和第二控制栅电极(32)，所述第一控制栅电极(31)与两条所述第一沟道(11)具有空间重合区域，所述第二控制栅电极(32)与两条所述第二沟道(12)具有空间重合区域，使得所述第一控制栅电极(31)和所述第二控制栅电极(32)分别控制两条所述第一沟道(11)和两条所述第二沟道(12)的开关特性；绝缘层(4)，设置在所述沟道层(1)和所述控制栅电极层(3)之间；以及电极层(2)，包括两个输入电极(21)和两个输出电极(22)，所述输入电极(21)和所述输出电极(22)分别形成在两条所述第一沟道(11)和两条所述第二沟道(12)的连接处，以与所述第一沟道(11)和所述第二沟道(12)电连接；其中，两个所述输入电极(21)适用于接收待混频的差分信号，所述第一控制栅电极(31)和所述第二控制栅电极(32)适用于接收本征差分信号，两个所述输出电极(22)适用于输出混频后的差分信号。2.根据权利要求1所述的二维材料传输门混频器，其特征在于，所述绝缘层(4)包括第一绝缘层(41)和第二绝缘层(42)；所述第一控制栅电极(31)和所述第二控制栅电极(32)设置在所述沟道层(1)的两侧，且所述第一绝缘层(41)与所述第二绝缘层(42)的材料、厚度都相同。3.根据权利要求1所述的二维材料传输门混频器，其特征在于，所述第一控制栅电极(31)和所述第二控制栅电极(32)设置在所述沟道层(1)的同一侧，且所述第一控制栅电极(31)与所述第二控制栅电极(32)电绝缘。4.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：左成杰，程恒潇，苏子佳，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：
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