一种双极性二极管器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种双极性二极管器件及其制备方法，包括利用热蒸发方法蒸镀得到一金属底电极，采用机械剥离方法获得结功能层，并采用干法转移方式将所述结功能层转移至金属底电极表面，最后将液态金属电极与所述结功能层接触，其中，所述金属底电极材料为功函数大于4.5eV的金属，所述结功能层的材料为双极性二维半导体材料，所述结功能层和所述液态金属电极的接触面积可以通过下压或提拉液态金属电极的方式调控；本发明专利技术所提供的双极性二极管器件将液态金属电极用于二维半导体二极管器件的构筑，利用液态金属的尺寸和形貌的可调控性实现了二极管器件的极性可调。实现了二极管器件的极性可调。实现了二极管器件的极性可调。

【技术实现步骤摘要】
一种双极性二极管器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件
，尤其是指一种双极性二极管器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]层状二维半导体材料由于其原子级可控的厚度、可调的能带结构和优异的电学性质而被用于二极管器件的构筑，然而，为了给器件通电，现有技术普遍采用固态金属电极，例如金、银、铂、钛、镍等，这些金属电极在蒸镀(通过热蒸发、磁控溅射、电子束蒸镀等方式)的过程中，不可避免的会造成二维半导体材料的机械损伤，从而影响器件的功能和表现，更重要的是，此类二极管器件一旦制备完成后，便呈现出固有的极性方向，从而使其极性不具有可调控性，因此，发展无损伤、极性可调的二维半导体二极管器件将是该领域的重要突破。
[0003]在公开号为CN111509050B专利中，提供了一种金属
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二维硒化铟
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石墨肖特基二极管及制备方法，该技术是水平结构的肖特基二极管，载流子需要迁移较长距离，从而限制了器件的电流，电流通常很小，此外，二维材料与电极的界面固定，使得二极管表现出固定极性方向，不具有可调性；
[0004]综上所述，现有的两端器件二维半导体二极管器件一旦制备完成，只能表现出单一的极性方向，器件的极性不具有原位可调控性。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中二维半导体二极管器件制备完成后只能表现出单一的极性方向，器件的极性不具有原位可调控性。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种双极性二极管器件，包括：
[0007]金属底电极；
[0008]结功能层，设置于所述金属底电极表面，所述结功能层的材料为双极性半导体材料；
[0009]液态金属电极，其一端与所述结功能层接触，其另一端接地；
[0010]其中，所述结功能层与所述液态金属电极的接触面积通过下压或提拉液态金属电极的方式调控以改变二极管器件的极性。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述金属底电极的材料为功函数大于4.5eV的金属，其厚度为40
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100nm。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述结功能层材料包括但不限于二硒化钨、二碲化钼。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述液态金属电极材料包括但不限于液态镓铟合金、液态镓锡合金、液态镓铟锡合金、液态镓铟锡锌合金。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述液态金属电极形状包括但不限于针尖状、水滴状。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述结功能层的厚度为0.75
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300nm。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述结功能层为二硒化钨，所述液态金属电极为液态镓铟合金时，若所述二硒化钨与所述液态镓铟合金的接触面积为1104
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3317μm2，则二极管器件的极性为负，若所述二硒化钨与所述液态镓铟合金的接触面积为3848
‑
4126μm2，则二极管器件的极性为正。
[0017]本专利技术还提供了一种双极性二极管器件的制备方法，包括：
[0018]制备金属底电极；
[0019]利用机械剥离方法制备结功能层，并通过干法转移方式将所述结功能层转移至所述金属底电极表面；
[0020]将液态金属电极与所述结功能层接触；
[0021]在所述液态金属电极表面进行柔性绝缘封装，并在柔性绝缘封装层表面设置压力控制器以调控所述液态金属电极与所述结功能层的接触面积。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，所述制备金属底电极的方法包括但不限于热蒸发、电子束蒸镀、磁控溅射。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，还包括采用气相沉积方法将结功能层生长在金属底电极表面。
[0024]本专利技术所述的双极性二极管器件包括结功能层以及设置在结功能层两侧的金属底电极和液态金属电极，形成具有整流行为的二极管器件，其中，所述结功能层和所述液态金属电极的接触面积可以通过下压或提拉液态金属电极的方式调控；本申请首次将液态金属电极用于二维半导体二极管器件的构筑，由于液态金属电极的尺寸和形貌均可以原位调控，因此二极管器件可以随液态金属电极与结功能层的接触面积变化表现出不同的极性，实现了二极管整流方向的调控，从而可以用作双极性二极管，实现了一种新型的二维半导体电子器件。
附图说明
[0025]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中
[0026]图1为双极性二极管器件结构示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例提供的一种双极性二极管器件结构示意图；
[0028]图3为第一接触面积下双极性二极管器件的整流方向示意图；
[0029]图4为第二接触面积下双极性二极管器件的整流方向示意图；
[0030]图5为双极性二极管器件电流绝对值随接触面积的变化示意图；
[0031]图6为双极性二极管器件整流比随接触面积的变化示意图；
[0032]图7为双极性二极管器件接触面积转换示意图；
[0033]图8为双极性二极管器件整流比随接触面积转换示意图；
[0034]图9为结功能层厚度为265nm时小接触面积下双极性二极管电流随电压的变化曲线图；
[0035]图10为结功能层厚度为265nm时大接触面积下双极性二极管电流随电压的变化曲线图；
[0036]图11为结功能层厚度为58nm时小接触面积下双极性二极管电流随电压的变化曲
线图；
[0037]图12为结功能层厚度为58nm时大接触面积下双极性二极管电流随电压的变化曲线图；
[0038]图13为结功能层厚度为6nm时小接触面积下双极性二极管电流随电压的变化曲线图；
[0039]图14为结功能层厚度为6nm时大接触面积下双极性二极管电流随电压的变化曲线图；
[0040]图15为结功能层厚度为3nm时小接触面积下双极性二极管电流随电压的变化曲线图；
[0041]图16为结功能层厚度为3nm时大接触面积下双极性二极管电流随电压的变化曲线图；
[0042]图17为双极性二极管器件示意图。
具体实施方式
[0043]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0044]实施例1：
[0045]参照图1所示，本专利技术提供的双极性二极管器件包括：
[0046]金属底电极1；
[0047]结功能层2，设置于所述金属底电极表面，所述结功能层材料为双极性二维半导体材料；
[0048]液态金属电极3，其一端与所述结功能层接触，其另一端接地；
[0049]其中，所述结功能层与所述液态金属电极的接触面积通过下压或提拉液态金属电极的方式调控以改变二极管器件的极性。
[0050]其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极性二极管器件，其特征在于，包括：金属底电极；结功能层，设置于所述金属底电极表面，所述结功能层的材料为双极性半导体材料；液态金属电极，其一端与所述结功能层接触，其另一端接地；其中，所述结功能层与所述液态金属电极的接触面积通过下压或提拉液态金属电极的方式调控以改变二极管器件的极性。2.根据权利要求1所述的双极性二极管器件，其特征在于，所述金属底电极的材料为功函数大于4.5eV的金属，其厚度为40
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100nm。3.根据权利要求1所述的双极性二极管器件，其特征在于，所述结功能层材料包括但不限于二硒化钨、二碲化钼。4.根据权利要求1所述的双极性二极管器件，其特征在于，所述液态金属电极材料包括但不限于液态镓铟合金、液态镓锡合金、液态镓铟锡合金、液态镓铟锡锌合金。5.根据权利要求1所述的双极性二极管器件，其特征在于，所述液态金属电极形状包括但不限于针尖状、水滴状。6.根据权利要求1所述的双极性二极管器件，其特征在于，所述结功能层的厚度为0.75
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300nm。7.根据权利要求1所述的双极性二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：都薇，郭倩倩，王涛，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：