[发明专利]一种基于PTFE对TMDCs进行p型掺杂的方法及半导体

说明书

本发明公开了一种基于PTFE对TMDCs进行p型掺杂的方法及半导体，属于先进半导体器件技术领域，方法为：将TMDCs材料转移到含氟的超平PTFE基底上，从而构建了一种TMDs和PTFE的垂直异质界面，该界面对TMDCs具有高效的空穴掺杂调控，通过测定转移后的TMDCs的光谱结构和荧光寿命，表征其能带结构的变化，可确定实现对TMDCs的p型掺杂，获得p型掺杂的TMDCs半导体，从而扩展了在光电或电子器件上的应用。本发明实现了在室温下对二维TMDCs从n型到p型掺杂的转换，调节效果长期、稳定且适合大规模生产要求，方法操作简便，具有单原子层可控掺杂精度，通过含氟化合物的强电负性效应实现对二维TMDCs的空穴掺杂型。

技术领域

本发明涉及光电器件技术领域，特别涉及一种基于PTFE对TMDCs进行p型掺杂的方法及半导体。

背景技术

二维过渡金属硫族化合物(TMDCs)已证明是具有可作为超越摩尔定律竞争的下一代化合物半导体的巨大潜力。它们的组合丰富，同时拥有不同的晶相和晶体结构、厚度及不同的堆叠方式，最重要的是它们有从金属相到半导体相连续可调的带隙。但是，由于它们的晶体结构在热力学上存在缺陷(如硫缺陷等)，二维过渡金属硫族化合物往往具有典型的n型半导体特性。

与具备成熟的n型与p型掺杂的硅基材料不同，p掺杂二维过渡金属硫族化合物的制备工艺尚未得到充分开发，这极大限制了过渡金属硫族化合物在多极电子器件(例如p-n结)、互补金属氧化物半导体器件(CMOS)和异质双极型器件(HBT)中的应用。因此，开发一种有效且稳定地将n型二维过渡金属硫族化合物转变为p型二维过渡金属硫族化合物的方法对半导体电子器件领域来说是十分迫切的。

目前，随着科学研究的不断深入，p型掺杂技术在在二维过渡金属硫族化合物的改性中的作用越来越突出。近年来，科研工作者通过实验构建不同类型过渡金属硫族化合物的p型掺杂体系，并通过电子器件、荧光光谱、荧光寿命等得到性能验证(Yue Zhang，NatureCommunications，8，15881(2017)；Robert C.Haddon，Nano Letters，15，5284(2015)；AliJavey，Science，364，468(2019)；Kazunari Matsuda，Nano Letters，13，5944(2013))。

而在众多的文献报道中，二维过渡金属硫族化合物的p型掺杂多是通过电子器件进行物理掺杂实现，其工艺复杂、成本高。

而在化学掺杂方面，如含氟有机小分子，由于氟原子具有很强的电子亲和力，因此现有技术中可通过简单的实验操作即实现二维过渡金属硫族化合物的p型掺杂。但是，含氟小分子不稳定，且在环境中易挥发，因此不可避免地会导致对二维过渡金属硫族化合物的p型掺杂是易失性的掺杂。故而，该掺杂方法实现的是p型掺杂的概念，且p型掺杂效率较低，因此未能完成二维过渡金属硫族化合物由n型半导体到p型半导体的完全转化。

发明内容

针对现有技术存在的通过含氟小分子对二维过渡金属硫族化合物进行p型掺杂后，存在效率低且为易失性掺杂的问题，本发明的目的在于提供一种基于PTFE对TMDCs进行p型掺杂的方法及半导体。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，本发明提供一种基于PTFE对TMDCs进行p型掺杂的方法，包括以下步骤，

S1、获取TMDCs材料；

S2、将TMDCs材料转移至超平PTFE基底表面，或者通过热蒸镀法在TMDCs材料上沉积出超平PTFE薄膜，从而构建出PTFE与TMDCs的垂直异质界面，实现对TMDCs的p型掺杂。

优选的，在S2中，所述超平PTFE基底为表面粗糙度在1-10nm的PTFE薄板或者PTFE薄膜。

优选的，所述表面粗糙度在1-10nm的PTFE薄板通过以下步骤获得：