[发明专利]基于二维硒化镓材料场效应晶体管制备方法

说明书

本发明公开了一种基于二维硒化镓材料场效应晶体管制备方法，用于解决现有场效应晶体管制备方法制备效率低的技术问题。技术方案是在显微镜与三维对准‑转移平台下，借助于PDMS将材料转移到硅衬底上，能够有效避免残胶对器件的影响，使用碳纤维和PDMS自制掩膜板，然后蒸镀上金属电极，能够制备出4‑7μm左右的平直沟道，便于将尺寸较小的材料(≥10μm)制备成场效应晶体管。该二维GaSe场效应晶体管制备方法操作简单、成本低、方便快捷，对材料无损伤，提高了场效应晶体管制备效率。

技术领域

本发明涉及一种场效应晶体管制备方法，特别涉及一种基于二维硒化镓材料场效应晶体管制备方法。

背景技术

自2004年发现石墨烯以来，二维材料凭借独特的物理、化学性质及其巨大的研究价值，受到了人们的广泛关注。基于二维GaSe材料的场效应晶体管也因其高的光响应度、高的外量子效率等优异性能在光探测器领域表现出很大的应用前景。目前制备基于二维材料的场效应晶体管普遍采用的方法为光刻技术或铜网制备掩模，再结合蒸镀技术进行电极的制备。

文献1“Huang H,Wang P,Gao Y,et al.Highly sensitive phototransistorbased on GaSe nanosheets[J].Applied Physics Letters,2015,107(14):143112.”报道了采用电子束光刻制备掩膜，然后直接在二维GaSe材料上沉积Cr/Au电极，通过在氩气中退火2h来去除残胶和降低接触电阻。电子束光刻技术设备昂贵，工艺复杂，制备效率低，且对二维材料会有一定的损伤和破坏。

文献2“Hu P A,Wen Z,Wang L,et al.Synthesis of few-layer GaSenanosheets for high performance photodetectors[J].ACS nano,2012,6(7):5988-5994.”报道了采用铜网作为掩模板制备二维GaSe场效应晶体管，沟道为曲线型，尺寸为25-30μm。铜网作为掩模制备的二维场效应晶体管沟道尺寸较大，不便将尺寸较小的二维材料制备成场效应晶体管。

专利3“杨亿斌,招瑜,肖也,等.一种二维材料场效应晶体管及制备方法,CN105826368 A[P].2016.”报道的通过机械划痕法，采用针尖或者刀刃制备二维场效应晶体管的方法，针尖很容易划伤材料，而且较难制备平直规则的沟道。

以上报道均表明目前没有一种简单便捷的二维GaSe材料场效应晶体管制备工艺。因此探索出一种工艺操作简单、对材料无损坏的二维GaSe材料场效应晶体管制备工艺，是产业化的前提条件。

发明内容

为了克服现有场效应晶体管制备方法制备效率低的不足，本发明提供一种基于二维硒化镓材料场效应晶体管制备方法。该方法在显微镜与三维对准-转移平台下，借助于PDMS将材料转移到硅衬底上，能够有效避免残胶对器件的影响，使用碳纤维和PDMS自制掩膜板，然后蒸镀上金属电极，能够制备出4-7μm左右的平直沟道，便于将尺寸较小的材料(≥10μm)制备成场效应晶体管。该二维GaSe场效应晶体管制备方法操作简单、成本低、方便快捷，对材料无损伤，提高了场效应晶体管制备效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种基于二维硒化镓材料场效应晶体管制备方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、采用垂直布里奇曼法生长GaSe单晶体，选取表面光滑无缺陷的GaSe体材料，沿其解理面解理得到厚度为10-15μm的GaSe薄层。

步骤二、将GaSe薄层平整地贴合到斯高胶带上，斯高胶带对折后迅速撕开，重复操作6-8次，直至胶带上的材料黯淡无色。

步骤三、将粘有GaSe材料的胶带平整地粘到厚度为0.5mm的聚二甲基硅氧烷上，在聚二甲基硅氧烷上剥离得到二维GaSe材料。