[发明专利]被硼和氮代替的石墨烯、其制造方法及具有其的晶体管

说明书

技术领域

示例性实施方式涉及被硼和氮代替的石墨烯、其制造方法及具有其的晶体管。

背景技术

石墨烯是由碳(C)原子形成的六边形单层结构。石墨烯呈现优异的化学稳定性，且具有半金属特性。该半金属特性归因于在仅一个点(即，狄拉克点)处彼此重叠的导带和价带。此外，石墨烯具有2维弹道传输特性。因而，石墨烯中电子的迁移率非常高。

由于石墨烯是零带隙半导体，其中使用石墨烯作为沟道的场效应晶体管呈现非常大的关闭电流(off-current)和非常小的开-关比。因而，难以将石墨烯应用于场效应晶体管。

为了使用石墨烯作为场效应晶体管的沟道，应在石墨烯中形成带隙。如果沟道宽度低于10nm且边缘以扶手椅的形状形成，则由于尺寸效应而形成带隙。

然而，难以图案化低于10nm的沟道宽度，和更特别地，难以图案化扶手椅形状的边缘。

发明内容

示例性实施方式涉及被硼和氮代替的石墨烯、其制造方法及具有其的晶体管。

提供被硼和氮代替以形成带隙的石墨烯和具有其的晶体管。

另外的方面将在接着的描述中部分地阐明和部分地将从所述描述明晰，或者可通过所呈现的实施方式的实践获知。

根据示例性实施方式，提供包括碳(C)原子被硼(B)原子和氮(N)原子部分地代替的结构的石墨烯，其中该石墨烯具有带隙。

所述B原子和N原子可代替所述石墨烯的C原子的约1％～约20％。

所述B原子和N原子的密度之间的差低于10¹³cm^-2。

所述石墨烯的C原子被所述B原子和N原子基本上以相同的比例代替。

根据示例性实施方式，提供包括由石墨烯形成的沟道的晶体管，其中通过用硼(B)原子和氮(N)原子部分地代替碳(C)原子在所述石墨烯中形成带隙。

根据示例性实施方式，提供通过使用环硼氮烷或氨硼烷作为氮化硼(B-N)前体进行化学气相沉积(CVD)方法来制造石墨烯的方法。

附图说明

由结合附图考虑的实施方式的下列描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更易理解，其中：

图1为根据示例性实施方式的其中形成带隙的石墨烯的示意图；

图2为显示根据密度泛函理论计算被B和N代替的石墨烯的带隙的结果的图；

图3为根据示例性实施方式的其中形成带隙的石墨烯的示意图；

图4为显示根据密度泛函理论计算被六边形氮化硼代替的石墨烯的带隙的结果的图；和

图5为包括根据示例性实施方式的石墨烯的场效应晶体管的截面图。

具体实施方式

现在将参照其中示出一些示例性实施方式的附图更充分地描述各种示例性实施方式。然而，为了描述示例性实施方式，本文中公开的特定结构和功能细节仅仅是代表性的。因而，本发明可以许多替代形式体现且不应解释为限于仅本文中阐明的示例性实施方式。因此，应理解，不存在将示例性实施方式限于所公开的具体形式的意图，而是相反，示例性实施方式意在涵盖落入本发明范围内的所有变型、等同物和替换物。

在附图中，为了清楚，可夸大层和区域的厚度，且在整个附图描述中，相同的附图标记是指相同的元件。

尽管术语第一、第二等可在本文中用来描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用来使一个元件区别于另一元件。例如，第一元件可称为第二元件，和类似地，第二元件可被称为第一元件，而不脱离示例性实施方式的范围。如本文中所使用的术语“和/或”包括关联的列举项的一个或多个的任何和全部组合。

应理解，如果一个元件称为与另一元件“连接”或“结合”，其可与所述另一元件直接连接或结合，或者可存在中间元件。相反，如果一个元件被称为与另一元件“直接连接”或“直接结合”，则不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其它词语应以类似的方式解释(例如，“在......之间”对“直接在......之间”、“邻近的”对“直接邻近的”等)。

本文中使用的术语仅仅是为了描述具体实施方式且不意在限制示例性实施方式。如本文中所使用的单数形式“一种(个)(a，an)”和“该”也意在包括复数形式，除非上下文清楚地另作说明。应进一步理解，术语“含有”、“包括”和/或“包含”如果用在本文中，则表示存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组分，但不排除存在或添加一种或多种其它特征、整体、步骤、操作、元件、组分和/或其集合。