一种场效应晶体管及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种场效应晶体管及其制备方法和应用，包括位于

【技术实现步骤摘要】
一种场效应晶体管及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及二维材料范德瓦尔斯异质结的
，更具体地，涉及一种场效应晶体管及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]过渡金属硫族化合物
(TMDC)
中的很多材料属于半导体，他们都具有一定的带隙宽度且带隙宽度可以通过生长过渡金属硫族化合物多元合金的方式调节
。
一些多元合金已经被成功制备和研究，如
MoS
2(1
‑
x)
Se
2x
、WS
2(1
‑
x)
Se
2x
等，这类合金的带隙与其组分比例相关，并且它们具有不同的电学和光电特性
。
近年来，基于四价锡的硫属化物
(SnS2，
SnSe2)
由于良好的光电特性而广受关注
。
其中，
SnS2的带隙为
2.2eV
，
SnS2晶体管具有快速光响应和高开关比
(
约为
106)。SnSe2的带隙为
1.1eV
，在室温下具有高达
8.6cm2V
‑1s
‑1的载流子迁移率
。
因此
SnS2和
SnSe2的合金工程是调控带隙的一个有效策略，合金所得三元合金
SnS
2(1
‑
x)
Se
x
的带隙可以根据合金中
S/Se
配比的不同实现从
2.2eV(SnS2)
到
1.1eV(SnSe2)
连续可调
。2017
年报道了
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
单晶，它是一种三元合金半导体材料，结合了
SnS2和
SnSe2的优异性能
。
[0003]MoTe2在
20
世纪
60
年代首次被合成出来，在
2014
年
Yang
等人提炼出高纯度的单晶后，关于
MoTe2的研究开始逐渐火热起来
。MoTe2与其他
TMDC
材料相比具有较小的带隙，二碲化钼块体材料为间接带隙，大小为
1.0eV
，而单层的
MoTe2为直接带隙，带隙大小约为
1.2eV。
由于其独特的电学特性，
2H
‑
MoTe2在范德华异质结领域也受到广泛关注
。
例如，
2022
年
Xiangna Cong
等人搭建
MoTe2/SnSe2异质结在栅压调控下实现了正向导通
、
全导通
、
反向导通三种不同的导通特性，并且在
885nm
激光的照射下实现大于1×
105的高光电流开关比以及
1.03
×
10
12
Jones
的光探测率
。2022
年，
Ciao
‑
Fen Chen
等人搭建
MoTe2/SnS2异质结在
O2的掺杂调控下实现器件转移特性在单极性
、
双极性和反双极性之间转变
。
[0004]本专利技术基于三元合金
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
和双极性半导体
MoTe2构建异质结，实现了独特的场效应调控机制，并研究其相关的电学特性，将其应用于三元逻辑器件中，开发了其应用潜力
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的首要目的是提供一种场效应晶体管及其制备方法和应用，其通过将
n
型的
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
纳米片与双极性半导体
MoTe2结合，构建了一种新型的范德瓦尔斯异质结场效应晶体管结构，该器件具有栅压调控沟道电流呈现多传输态的特点
。
[0006]本专利技术至少采用如下技术方案：
[0007]本专利技术一方面提供一种场效应晶体管，包括
SiO2/Si
衬底，位于
SiO2/Si
衬底上的
2H
‑
MoTe2纳米片和
n
型
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
合金纳米片，所述
2H
‑
MoTe2纳米片与所述
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
合金纳米片部分重叠形成垂直范德瓦尔斯异质结，其中，0＜
x
＜1；
[0008]第一金属粘结层设置于
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
合金纳米片上远离
2H
‑
MoTe2纳米片的一端，第一电极层设置于第一金属粘结层上；
[0009]第二金属粘结层设置于
2H
‑
MoTe2纳米片上远离
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
合金纳米片的一端，第二电极层设置于第二金属粘结层上；
[0010]Si
衬底为栅极，该场效应晶体管在栅极电压从负值扫描至正值的过程中呈现出多态传输特性，其中，峰谷比
、
峰值电流和工作电压随
x
的变化而变化
。
[0011]优选地，所述
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
纳米片选用
SnS
1.5
Se
0.5
、SnSSe
或
SnS
0.5
Se
1.5
纳米片
。
[0012]优选地，所述
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
纳米片的厚度为
10
～
40nm。
[0013]优选地，所述
2H
‑
MoTe2纳米片的厚度为5～
30nm。
[0014]优选地，所述第一金属粘结层和所述第二金属粘结层选用
Cr
，其厚度为3～
10nm。
[0015]优选地，第一电极层和第二电极层选用
Au
，其厚度为
20
～
100nm。
[0016]优选地，
Si
衬底为栅极；所述第一电极层为源极，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种场效应晶体管，其特征在于，包括
SiO2/Si
衬底，位于
SiO2/Si
衬底上的
2H
‑
MoTe2纳米片和
n
型
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
合金纳米片，所述
2H
‑
MoTe2纳米片与所述
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
合金纳米片部分重叠形成垂直范德瓦尔斯异质结，其中，0＜
x
＜1；第一金属粘结层设置于
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
合金纳米片上远离
2H
‑
MoTe2纳米片的一端，第一电极层设置于第一金属粘结层上；第二金属粘结层设置于
2H
‑
MoTe2纳米片上远离
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
合金纳米片的一端，第二电极层设置于第二金属粘结层上；
Si
衬底为栅极，该场效应晶体管在栅极电压从负值扫描至正值的过程中呈现出多态传输特性，其中，峰谷比
、
峰值电流和工作电压随
x
的变化而变化
。2.
根据权利要求1的所述场效应晶体管，其特征在于，所述
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
纳米片选用
SnS
1.5
Se
0.5
、SnSSe
或
SnS
0.5
Se
1.5
纳米片
。3.
根据权利要求1或2的所述场效应晶体管，其特征在于，所述
SnS
2(1
‑
x)
Se
2x
纳米片的厚度为
10
～
40nm。4.
根据权利要求3的所述场效应晶体管，其特征在于，所述
2H
‑
MoTe2纳米片的厚度为5～
30nm。5.
根据权利要求
1、2
或4的所述场效应晶体管，其特征在于，所述第一金属粘结层和所述第二金属粘结层选用
Cr
，其厚度为3～
10nm。6.
根据权利要求5的所述场效应晶体管，其特征在于，第一电极层和第二电极层选用
Au
，其厚度为
20
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高伟，罗欣，李京波，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：