[发明专利]一种顶栅石墨烯场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种顶栅石墨烯场效应晶体管，包括衬底、氧化硅层、石墨烯沟道层、源极、漏极、栅极，所述衬底上依次外延生长有所述氧化硅层、石墨烯沟道层，所述石墨烯沟道层的两端上设有源极、漏极，其特征在于，所述源极、漏极之间的所述石墨烯沟道层上设有一层SiO薄膜，所述SiO薄膜上设有栅极。

2.根据权利要求1所述的一种顶栅石墨烯场效应晶体管，其特征在于，所述SiO薄膜的介电常数不小于5，击穿场强不小于5MV/cm。

3.根据权利要求1所述的一种顶栅石墨烯场效应晶体管，其特征在于，所述SiO薄膜的厚度为20-50nm。

4.根据权利要求1所述的一种顶栅石墨烯场效应晶体管，其特征在于，所述SiO薄膜的厚度为25-35nm；

进一步优选的，所述SiO薄膜的厚度为30nm。

5.权利要求1-4任一所述的顶栅石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：

(1)提供衬底，在所述衬底上依次外延生长氧化硅层、石墨烯沟道层，形成样品；

(2)在步骤(1)形成的样品上通过热蒸发方法沉积一层SiO薄膜，作为牺牲层和介质层；

(3)在石墨烯沟道层的两端上形成源极和漏极；

(4)在源极和漏极之间的所述石墨烯沟道层上形成栅极。

6.根据权利要求5所述的顶栅石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)，在石墨烯沟道层的两端上形成源极和漏极，包括步骤如下：

A、在步骤(2)形成的SiO薄膜涂光刻胶；

B、定义源极区域与漏极区域，采用光刻工艺，将源极区域与漏极区域上的光刻胶去掉，露出SiO薄膜；

C、湿法腐蚀掉源极区域与漏极区域处的SiO薄膜：将步骤B形成的样品浸入氢氟酸缓冲液中10-20s，刻蚀掉源极区域与漏极区域处的SiO薄膜，并用去离子水清洗1-3min，清洗完毕后用氮气吹干；

D、制作源极、漏极：在步骤C形成的源极区域与漏极区域处的石墨烯沟道层上，通过电子束蒸发依次蒸发3-7nmTi、40-60nmAu，Ti的蒸发速率为Au的蒸发速率为

E、将步骤D得到的样品放到丙酮中浸泡去除光刻胶，再将样品取出后继续用丙酮和乙醇冲洗，冲洗后用氮气吹干。

7.根据权利要求5所述的顶栅石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)，在样品上沉积一层SiO薄膜，包括步骤如下：

将步骤(1)形成的样品放入热蒸发仪器的腔内，将腔内真空度抽到小于10^-5Torr，调节电流将蒸发速率控制在在样品表面沉积一层厚度为20-50nm的SiO薄膜。

8.根据权利要求7所述的顶栅石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，在所述步骤(2)之前对样品进行清洗。

9.根据权利要求8所述的顶栅石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，将样品放置在超声清洗仪中进行清洗，步骤包括：

调整超声清洗仪的功率为30-60W，依次在丙酮、乙醇中超声清洗3-10min，用氮气吹干。

10.根据权利要求5-9任一所述的顶栅石墨烯场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)，在源极和漏极之间的所述石墨烯沟道层上形成栅极，包括步骤如下：

F、制作石墨烯沟道层区域：采用光刻工艺，将石墨烯沟道层区域保护起来，将样品放入ICP干法刻蚀系统中，设定工艺条件为：氩气流量30-50sccm，三氟甲烷流量5-20sccm，ICP功率50-150W，HF功率3-7W，用等离子体刻蚀2-5min，将石墨烯沟道层区域以外的SiO薄膜都刻蚀掉；

G、定义栅极区域：采用光刻工艺，将栅极区域的光刻胶去掉，露出SiO薄膜；

H、蒸发栅极并剥离：在栅极区域处SiO薄膜上，通过电子束依次蒸发3-7nmTi、40-60nmAu，Ti的蒸发速率是Au的蒸发速率是

I、将步骤H得到的样品放到丙酮中浸泡去除光刻胶，再将样品取出后继续用丙酮和乙醇冲洗，冲洗后用氮气吹干。