[发明专利]一种新型薄层二硫化钼场效应晶体管

权利要求书

1.一种新型薄层MoS₂场效应晶体管，主要包括源极、漏极、栅极、栅介质、导电沟道和金属焊盘。其特征在于以下制备步骤：

a)通过薄膜沉积工艺在硅衬底表面制备一定厚度的AlN薄膜，硅衬底作为栅极，AlN薄膜作为栅介质；所述薄膜沉积工艺为磁控溅射或原子层沉积工艺；

b)通过光刻和金属化工艺在AlN薄膜表面制备出金属焊盘；

c)采用化学气相沉积工艺在金属衬底上制备出石墨烯；所述金属衬底为Cu或Ni箔；通过石墨烯的转移工艺，将金属衬底上的石墨烯转移到AlN薄膜表面；通过石墨烯图形化工艺将AlN薄膜表面的石墨烯图形化，作为源极和漏极；石墨烯覆盖金属焊盘边缘部分；

d)将采用化学气相沉积或机械剥离工艺制备在SiO₂/Si衬底表面的薄层MoS₂通过定点转移工艺转移到AlN薄膜表面，覆盖石墨烯源极和漏极两端，作为导电沟道。

2.根据权利要求1所述的一种新型薄层MoS₂场效应晶体管，其特征在于，所述硅衬底电阻率小于0.001Ω·cm，晶向为(100)，掺杂类型为n型或p型。

3.根据权利要求1所述的一种新型薄层MoS₂场效应晶体管，其特征在于，源极和漏极为石墨烯，导电沟道为薄层MoS₂，栅介质为AlN薄膜，栅极为硅衬底。

4.根据权利要求1所述的一种新型薄层MoS₂场效应晶体管，其特征在于，所述石墨烯的厚度小于10nm，薄层MoS₂的厚度小于25nm。

5.根据权利要求1所述的一种新型薄层MoS₂场效应晶体管，其特征在于，所述AlN薄膜的厚度小于300nm。

6.根据权利要求1所述的一种新型薄层MoS₂场效应晶体管，其特征在于，器件为背栅结构，即薄层MoS₂位于AlN薄膜上表面，硅衬底位于AlN薄膜下表面，石墨烯源极和漏极分别位于薄层MoS₂两侧且与其接触。

7.根据权利要求1所述的一种新型薄层MoS₂场效应晶体管，其特征在于，将石墨烯转移到AlN薄膜表面具体包括以下步骤：首先在金属衬底/石墨烯表面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜，然后将其浸泡于FeCl₃或(NH₄)₂S₂O₈溶液中，腐蚀掉金属衬底，得到悬浮于溶液表面的石墨烯/PMMA薄膜；用AlN薄膜将悬浮在溶液表面的石墨烯/PMMA薄膜捞起，进行适当热处理；所述热处理温度为60-200℃，时间为40分钟；用丙酮去掉石墨烯表面的PMMA，最终得到表面覆盖有石墨烯的AlN薄膜。

8.根据权利要求1所述的一种新型薄层MoS₂场效应晶体管，其特征在于，所述石墨烯图形化工艺具体步骤如下：首先在石墨烯表面旋涂一层光刻胶，利用光刻工艺将光刻胶图形化，利用光刻胶作为掩膜，结合刻蚀工艺制备出所需图形的石墨烯。