[发明专利]基于黑磷的具有高开关比低亚阀值摆幅的场效应晶体管

权利要求书

1.基于黑磷的具有高开关比低亚阀值摆幅的场效应晶体管，其特征在于：包括设置在最底层的硅衬底，所述硅衬底的顶端设有热氧化的二氧化硅，所述热氧化的二氧化硅的顶端设有薄层黑磷，所述薄层黑磷的左右两侧分别设有漏电极和源电极，所述薄层黑磷利用浸泡在刻蚀溶液中的方法制备，刻蚀温度为室温20-25℃，所述刻蚀溶液为(1-50)：(1-50)的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和三苯基四氟硼酸碳的二氯甲烷溶液，刻蚀浸泡时间为5min-7h。

2.根据权利要求1所述的基于黑磷的具有高开关比低亚阀值摆幅的场效应晶体管，其特征在于：所述漏电极为Cr/Pd，所述源电极为Cr/Pd。

3.根据权利要求1所述的基于黑磷的具有高开关比低亚阀值摆幅的场效应晶体管，其特征在于：所述薄层黑磷的厚度随刻蚀浸泡时间的延长变小。

4.根据权利要求1所述的基于黑磷的具有高开关比低亚阀值摆幅的场效应晶体管，其特征在于：所述晶体管的开关比为10⁶，亚阈值摆幅为450mV/decade，源漏电压差在-40mV～40mV范围内，源漏电流随源漏电压成线性变化，且高度对称。

5.根据权利要求1所述的基于黑磷的具有高开关比低亚阀值摆幅的场效应晶体管，其特征在于：所述刻蚀溶液为等摩尔比的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和三苯基四氟硼酸碳的二氯甲烷溶液。

6.一种制备基于黑磷的具有高开关比低亚阀值摆幅的场效应晶体管的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)片状黑磷转移到SiO₂/Si衬底上；

(2)将步骤(1)中所得的样品浸入刻蚀溶液中，于室温20-25℃条件下进行湿法刻蚀，所述刻蚀溶液为摩尔比为(1-50)：(1-50)的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和三苯基四氟硼酸碳的二氯甲烷溶液；

(3)将上述处理过的样品放在匀胶机上，旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯，经电子束光刻得到场效应晶体管图案，接着用电子束蒸镀沉积Cr/Pd电极，最后用丙酮洗掉聚甲基丙烯酸甲酯，制作成黑磷场效应晶体管。

7.根据权利要求6所述的一种制备基于黑磷的具有高开关比低亚阀值摆幅的场效应晶体管的方法,其特征在于：所述刻蚀溶液中的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和三苯基四氟硼酸碳的摩尔比为1:1。

8.根据权利要求6所述的一种制备基于黑磷的具有高开关比低亚阀值摆幅的场效应晶体管的方法,其特征在于：所述2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物和三苯基四氟硼酸碳均采用10mmol。

9.根据权利要求6所述的一种制备基于黑磷的具有高开关比低亚阀值摆幅的场效应晶体管的方法,其特征在于：所述步骤(1)中的片状黑磷通过机械剥离转移到SiO₂/Si衬底上。

10.根据权利要求6所述的一种制备基于黑磷的具有高开关比低亚阀值摆幅的场效应晶体管的方法,其特征在于：所述湿法刻蚀的时间为30-120min。