[发明专利]石墨烯量子电容测试器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及量子电容测试器件，尤其涉及一种石墨烯量子电容测试器件及其制备方法。 

背景技术

由碳原子构成的单层片状结构的二维材料，例如石墨烯，因其超高的本征载流子迁移率、超高的强场漂移速度和极高的电流承载能力，因此可用来制备具有更小尺寸和更快导电速度的新一代半导体器件。 

现有的基于石墨烯的量子电容测试器件，包括衬底，衬底上形成有石墨烯、石墨烯作为半导体器件的沟道材料，其上依次形成有源/漏电极、栅介质（栅氧化层）和栅电极。 

可见，石墨烯的量子电容Cq和栅氧化层的电容Cox是串联结构，其总电容Ctotal为： 

Ctotal=11Cq+1Cox]]>

由于石墨烯表面没有悬挂键和亲水基团，无法直接ALD（原子层沉积），而先沉积金属再氧化的方法导致增大了栅氧化层的EOT（等效氧化层厚度）；同时，由于能带结构的不同，Fowler-Nordheim（福勒-诺得海姆）遂穿明显大于硅半导体器件，栅介质的物理厚度需要非常大。因此，采用现有的上述结构时，栅氧化层的物理厚度较大，电容Cox较小，而石墨烯的量子电容Cq本身就非常大，因此测量得到的总电容主要由栅氧化层的电容Cox决定，导致得出的石墨烯的量子电容Cq不够精确。 

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。 

本发明的一个主要目的在于提供一种能够提高石墨烯量子电容测量精度的石墨烯量子电容测试器件及其制备方法。 

为实现上述目的，本发明提供了一种石墨烯量子电容测试器件，包括： 

衬底 

衬底上形成有栅电极引线图形、源电极引线图形和漏电极引线图形； 

衬底上还形成有栅电极图形、源电极图形和漏电极图形，分别与栅电极引线图形、源电极引线图形和漏电极引线图形相接触； 

栅电极图形上形成有栅介质层图形； 

栅介质层图形、源电极图形和漏电极图形上形成有石墨烯层图形；以及 

石墨烯层图形上对应源电极图形和漏电极图形分别形成有欧姆接触层图形。 

为实现上述目的，本发明还提供了一种石墨烯量子电容测试器件的制备方法，包括： 

引线图形形成步骤：在衬底上形成栅电极引线图形、源电极引线图形和漏电极引线图形； 

电极图形形成步骤：在衬底上形成栅电极图形、源电极图形和漏电极图形，栅电极图形、源电极图形和漏电极图形栅电极引线图形、源电极引线图形和漏电极引线图形接触； 

栅介质层图形形成步骤：在栅电极图形上形成栅介质层图形； 

石墨烯层图形形成步骤：在栅介质层图形、源电极图形和漏电极图形上形成石墨烯层图形；以及 

欧姆接触层图形形成步骤：在石墨烯层图形上对应源电极图形和漏 电极图形分别形成欧姆接触层图形。 

本发明的石墨烯量子电容测试器件及其制备方法自下而上形成有栅源漏电极图形、栅介质层图形、在栅介质层图形上设置石墨烯，避免了在石墨烯上形成栅氧化层然后形成电极图形，有效地保证了石墨烯的本征特性不受破坏，同时避免了增大栅介质层的等效氧化层厚度，可以将栅介质层做地极薄，增大其电容，使得测量的总电容中石墨烯的量子电容所占比重增大，因此测量石墨烯量子电容的精确性提高。 

附图说明

参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。 

图1为本发明的石墨烯量子电容测试器件的一种实施例的结构示意图。 

图2为本发明的石墨烯量子电容测试器件的制备方法的一种实施例的流程图。 

图2A为图2中的金属引线图形形成步骤的流程图。