[发明专利]具有可调势垒的石墨烯开关装置

权利要求书

1.一种具有可调势垒的石墨烯开关装置，该石墨烯开关装置包括：

栅基板；

在所述栅基板上的栅介电层；

在所述栅介电层上的石墨烯层；

半导体层和第一电极，顺序堆叠在所述石墨烯层的第一区上，所述半导体层掺杂有n型杂质和p型杂质的其中之一，以及所述半导体层面对所述栅基板，所述石墨烯层位于所述半导体层与所述栅基板之间；以及

第二电极，在所述石墨烯层上的第二区上，该第二区与所述石墨烯层的所述第一区分离。

2.如权利要求1所述的石墨烯开关装置，其中所述半导体层包括硅、锗、硅-锗、III-V族半导体和II-VI族半导体中的其中之一。

3.如权利要求1所述的石墨烯开关装置，其中所述石墨烯层与所述第一电极分离。

4.如权利要求1所述的石墨烯开关装置，其中所述半导体层的厚度是1nm至10nm。

5.如权利要求1所述的石墨烯开关装置，其中所述第一电极和所述第二电极包含金属和多晶硅的其中之一。

6.如权利要求1所述的石墨烯开关装置，其中所述石墨烯开关装置是单极晶体管，该单极晶体管的极性与所述半导体层的杂质类型相同。

7.如权利要求6所述的石墨烯开关装置，其中所述半导体层配置成在所述石墨烯层与所述第一电极之间形成能隙，该能隙根据施加到所述栅基板的栅电压改变。

8.如权利要求1所述的石墨烯开关装置，其中所述石墨烯层的至少一部分具有单层至四层石墨烯。

9.一种具有可调势垒的石墨烯开关装置，包括：

半导体层，配置成在石墨烯层与第一电极之间形成能隙，所述第一电极位于所述半导体层的第一区上，所述石墨烯层位于所述半导体层上；

绝缘层，位于所述半导体层的第二区上，所述绝缘层与所述第一电极分离，所述石墨烯层位于所述第一电极与所述绝缘层之间，所述石墨烯层延伸到所述绝缘层上；

第二电极，在石墨烯层和所述半导体层的所述第二区上，所述第二电极面对所述绝缘层；

栅介电层，在所述石墨烯层上；以及

栅电极，在所述栅介电层上。

10.如权利要求9所述的石墨烯开关装置，其中所述半导体层包括硅、锗、硅-锗、III-V族半导体和II-VI族半导体中的其中之一。

11.如权利要求9所述的石墨烯开关装置，其中所述石墨烯层与所述第一电极分离。

12.如权利要求9所述的石墨烯开关装置，其中所述石墨烯层与所述第一电极之间的间隙是1nm到30nm。

13.如权利要求9所述的石墨烯开关装置，其中所述第一电极和所述第二电极包含金属和多晶硅的其中之一。

14.如权利要求9所述的石墨烯开关装置，其中所述石墨烯开关装置是单极晶体管，该单极晶体管具有与所述半导体层的杂质类型相同的极性。

15.如权利要求14所述的石墨烯开关装置，其中通过所述半导体层形成的能隙根据施加到所述栅电极的栅电压而改变。

16.如权利要求9所述的石墨烯开关装置，其中所述石墨烯层的至少一部分具有一层至四层石墨烯。

17.一种具有可调势垒的石墨烯开关装置，包括：

石墨烯层，包括与第二表面相反的第一表面；

半导体层，包含n型杂质和p型杂质的其中之一，所述半导体层接触所述石墨烯层的所述第一表面的第一部分和所述石墨烯层的所述第二表面的第一部分的其中之一；

第一电极，接触所述半导体层，所述第一电极与所述石墨烯层分离；

第二电极，接触所述石墨烯层的所述第一表面的第二部分；

栅电极；以及

栅介电层，接触所述栅电极和所述石墨烯层，所述栅介电层位于所述栅电极与所述半导体层之间。

18.根据权利要求17所述的石墨烯开关装置，其中所述半导体层包括硅、锗、硅-锗、III-V族半导体以及II-VI族半导体中的其中之一。

19.根据权利要求17所述的石墨烯开关装置，其中所述第一电极和所述第二电极的至少之一包含金属和多晶硅的其中之一。