【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体电子器件，尤其涉及一种场效应晶体管的制备方法。
技术介绍
1、场效应晶体管(fet)是现代电子技术的基石，推动了各种电子设备相关领域的技术进步。然而，随着半导体行业对器件微型化的不懈追求，传统的硅基场效应晶体管遇到了巨大的挑战，例如短沟道效应、功耗增加和散热问题等。具有层状结构和原子厚度的二维(2d)半导体作为场效应晶体管的沟道材料可以有效应对器件小型化时面临的挑战。但是场效应晶体管的整体性能不仅仅取决于二维材料的质量，还与栅极电介质层的特性息息相关。
2、由于二维材料表面无悬挂键，直接在二维材料上生长栅介质层(如srtio3)十分困难。二维材料与栅介质的界面质量会对器件的整体性能造成极大的影响。为了优化二维材料与栅介质的界面质量，研究人员做了多种尝试，如采用对二维材料进行表面修饰、引入种子层、二维材料逐层氧化等方法制备器件。但是这些方法都存在一定的缺陷。例如在对二维材料进行表面修饰时可能会引入缺陷或对材料表面造成损伤；只有极少数的二维材料可以通过氧化形成适合作为栅介质层的氧化物。如何进一步优化二维材料与栅介质的界面质量，从而提升场效应晶体管器件的整体性能仍然是目前需要解决的技术难题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种场效应晶体管的制备方法。本专利技术实现了srtio3栅介质层与二维材料界面的有效优化，制备得到了高性能场效应晶体管。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案:
3、本专
4、在单晶srtio3衬底表面依次外延生长sr4al2o7牺牲层和srtio3薄膜层，在所述srtio3薄膜层表面旋涂聚碳酸丙烯酯支撑层，得到srtio3衬底/sr4al2o7/srtio3/ppc复合层结构；
5、将所述srtio3衬底/sr4al2o7/srtio3/ppc复合层结构浸入水中使sr4al2o7牺牲层溶解，得到srtio3/ppc复合层结构；
6、将所述srtio3/ppc复合层结构转移至带有栅金属电极的绝缘衬底上，使srtio3/ppc复合层结构中的srtio3薄膜层覆盖栅金属电极，然后将聚碳酸丙烯酯支撑层刻蚀，得到绝缘衬底/栅金属电极/srtio3复合结构；
7、在所述绝缘衬底/栅金属电极/srtio3复合结构的srtio3薄膜层表面沉积二维层状半导体材料层，在所述二维层状半导体材料层的表面沉积源金属电极和漏金属电极，得到所述场效应晶体管。
8、优选地，所述sr4al2o7牺牲层的厚度为8～15nm，所述srtio3薄膜层的厚度为20～28nm。
9、优选地，所述栅金属电极包括层叠的钛电极和金电极，所述钛电极的厚度为5～8nm，所述金电极的厚度为15～20nm，所述钛电极与绝缘衬底接触。
10、优选地，所述绝缘衬底为表面覆盖有二氧化硅的硅衬底，所述二氧化硅的厚度为285nm。
11、优选地，所述刻蚀采用的刻蚀试剂为有机溶剂。
12、优选地，所述二维层状半导体材料层中的二维层状半导体材料为过渡金属硫族化合物。
13、优选地，所述过渡金属硫族化合物包括mos2。
14、优选地，所述二维层状半导体材料层的厚度为1.4～3.5nm。
15、优选地，所述源金属电极和漏金属电极分别包括层叠的铬电极和金电极，所述铬电极的厚度为15～20nm，所述金电极的厚度为45～55nm，所述铬电极与二维层状半导体材料层接触。
16、优选地，所述源金属电极和漏金属之间的沟道宽度为4～6μm。
17、本专利技术提供了一种场效应晶体管的制备方法，本专利技术用外延生长的srtio3薄膜作为栅介质层，其具有低粗糙度的优势，并且利用聚碳酸丙烯酯(ppc)材料作为支撑层实现srtio3薄膜的转移，能够极大程度地降低制备过程中残留物的引入，使得自支撑srtio3薄膜表面干净平整，在沉积了作为沟道材料的二维层状半导体材料后，srtio3薄膜与二维材料界面得到有效优化，srtio3薄膜与二维材料形成准范德华接触，能够得到高质量栅介质和沟道材料界面，大幅提高器件性能。
18、实施例结果表明，本专利技术成功制备了高性能场效应晶体管，其中自支撑srtio3薄膜的表面粗糙度达到269.27pm，场效应晶体管具有108的高开关比、69.2mv/dec的超低亚阈值摆幅和高达230cm2/(v·s)的场效应晶体管迁移率。
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1.一种场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Sr4Al2O7牺牲层的厚度为8～15nm，所述SrTiO3薄膜层的厚度为20～28nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述栅金属电极包括层叠的钛电极和金电极，所述钛电极的厚度为5～8nm，所述金电极的厚度为15～20nm，所述钛电极与绝缘衬底接触。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘衬底为表面覆盖有二氧化硅的硅衬底，所述二氧化硅的厚度为285nm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀采用的刻蚀试剂为有机溶剂。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二维层状半导体材料层中的二维层状半导体材料为过渡金属硫族化合物。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属硫族化合物包括MoS2。
8.根据权利要求1、6或7所述的制备方法，其特征在于，所述二维层状半导体材料层的厚度为1.4～3.5nm。
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10.根据权利要求1或9所述的制备方法，其特征在于，所述源金属电极和漏金属之间的沟道宽度为4～6μm。
...【技术特征摘要】
1.一种场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述sr4al2o7牺牲层的厚度为8～15nm，所述srtio3薄膜层的厚度为20～28nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述栅金属电极包括层叠的钛电极和金电极，所述钛电极的厚度为5～8nm，所述金电极的厚度为15～20nm，所述钛电极与绝缘衬底接触。
4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘衬底为表面覆盖有二氧化硅的硅衬底，所述二氧化硅的厚度为285nm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀采用的刻蚀试剂为有机溶剂。
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：王旭东，郑雨晴，伍帅琴，孟祥建，沈宏，林铁，王建禄，褚君浩，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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