[发明专利]基于拓扑绝缘体纳米线的场效应管、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种拓扑绝缘体纳米线的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)切割清洗具有表面氧化层的硅片；

(2)在步骤(1)得到的硅片上电子束蒸发蒸镀纳米金薄膜；和

(3)使用气相沉积法在步骤(2)得到的镀有金薄膜的硅片上生长硒化铋拓扑绝缘体纳米线。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述纳米金薄膜的厚度为1～5纳米，优选为2纳米。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中：

所述纳米线生长过程前，500～1000℃高温加热步骤(2)得到的硅片至所述纳米金薄膜融化聚团，优选地，所述加热温度为600℃；和/或

所述纳米线的生长温度为480～600℃，优选为500～550℃，最优选为530℃；所述纳米线的生长时间为10～60分钟，优选为20～40分钟，最优选为30分钟。

4.一种拓扑绝缘体纳米线，其特征在于，所述拓扑绝缘体纳米线由根据权利要求1至3任一项所述的方法制备得到。

5.一种场效应管，其特征在于，所述场效应管包括：

根据权利要求1至3任一项所述方法制备的拓扑绝缘体纳米线；

掺杂硅衬底；

二氧化硅；

源极；

漏极；

顶门；和

边门。

6.一种用于制备根据权利要求5所述的场效应管的方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)根据权利要求1所述的方法制备硒化铋拓扑绝缘体纳米线；

(2)切割具有表面绝缘氧化层、底部为导电掺杂硅的硅片，对所述硅片绝缘面涂胶及热板烘烤；

(3)对步骤(2)得到的涂胶后的硅片进行电子束曝光及显影，并用电子束蒸发蒸镀纳米金薄膜，去胶后得到带有坐标阵列的硅片；

(4)利用静电吸附将步骤(1)制备的硒化铋纳米线转移到步骤(3)得到的硅片上，并拍摄包含至少两个水平方向金坐标十字的照片；

(5)对步骤(4)得到的硅片带有纳米线的一面涂胶及热板烘烤；

(6)在步骤(4)拍摄的照片基础上设计场效应管的源漏电极、边门和顶门，并对电极区域进行电子束光刻，曝光源漏电极和边门区域，显影并清洗；

(7)将步骤(6)得到的硅片电子束蒸发蒸镀纳米金属钯和纳米金，去胶；

(8)将步骤(7)得到的硅片带纳米线的一面涂胶及热板烘烤，对电极区域进行电子束光刻，曝光顶门区域，显影并清洗；

(9)将步骤(8)得到的硅片电子束蒸发蒸镀氧化物薄膜和纳米金，去胶，得到场效应管；和

(10)测试步骤(9)得到的场效应管。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)、(5)、(8)中所述涂胶过程采用甩胶机涂PMMA胶，转速为3000～5000转/分钟，优选为4000转/分钟；步骤(2)中所述热板烘烤温度为150～200℃，烘烤时间为1～10分钟，优选地，烘烤温度为180℃，烘烤时间为2分钟；步骤(5)和(8)中所述热板烘烤温度为100～150℃，烘烤时间为10～30分钟，优选地，烘烤温度为120℃，烘烤时间为20分钟。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述纳米金薄膜厚度为10～50纳米，优选为20纳米；步骤(7)中所述纳米钯厚度为1～5纳米，纳米金厚度为50～100纳米，优选地，纳米钯厚度为2纳米，纳米金厚度为70纳米；步骤(9)中所述氧化物材料选自：氧化铝和/或氧化镁，厚度为1～3纳米，纳米金厚度为50～100纳米；优选地，氧化物薄膜材料为氧化铝，厚度为2纳米，纳米金厚度为70纳米。

9.根据权利要求1至3任一项所述方法制备的或根据权利要求4所述的拓扑绝缘体纳米线在制备场效应管中的应用。

10.权利要求5所述的或根据权利要求5至8任一项所述方法制备的场效应管在制备电子集成电路中的应用。