[发明专利]包括石墨烯沟道的隧穿场效应晶体管

权利要求书

1.一种隧穿场效应晶体管，包括：

在基板上的第一电极；

在所述第一电极上的半导体层；

在所述半导体层上的石墨烯沟道，所述石墨烯沟道延伸到所述基板上的与所述第一电极相邻的第一区域；

在所述石墨烯沟道上的第二电极，所述第二电极设置在所述第一区域上；

覆盖所述石墨烯沟道的栅绝缘层；以及

在所述栅绝缘层上的栅电极，

其中所述第一电极的一部分和所述石墨烯沟道设置为彼此面对，所述半导体层设置在其间，

其中所述第一电极包括主体部分和从所述主体部分朝向所述第一区域在所述半导体层下面延伸的延伸部分，所述第一电极的所述部分是延伸部分。

2.根据权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，还包括在所述第一区域上位于所述石墨烯沟道和所述基板之间的第一绝缘层。

3.根据权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其中所述延伸部分的厚度比所述主体部分的厚度薄。

4.根据权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其中所述半导体层包括从由镓铟锌氧化物(GIZO)、a-Si、Si、HIZO、MoS2、CdSe、ZnO、AlP、InP、SrTiO₃、Ge、GaAs、SiC、AlAs、GaN、CdTe、CuO、NiO和GaMnAs组成的组中选出的至少一种。

5.根据权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其中所述半导体层的厚度在1nm到30nm的范围内。

6.根据权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其中所述第一电极包括从由Pt、Ni、Au、Pd、Co、Be、Cu、Re、Ru、Fe、W、Sb、Mo、Ag和Cr组成的组中选出的至少一种。

7.根据权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其中所述晶体管是具有与所述半导体层的杂质的极性相同的极性的单极性晶体管。

8.根据权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其中根据施加到所述栅电极的栅电压，在所述第一电极和所述石墨烯沟道之间的所述半导体层的能带的隧穿厚度是可变的。

9.根据权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，所述石墨烯沟道由1至4层石墨烯组成。

10.根据权利要求1所述的隧穿场效应晶体管，其中第一能量势垒形成在所述半导体层与所述第一电极之间的界面和所述半导体层与所述石墨烯沟道之间的界面两者之一处。

11.根据权利要求10所述的隧穿场效应晶体管，其中在所述半导体层与所述第一电极之间的所述界面处和所述半导体层与所述石墨烯之间的所述界面两者中的另一个处，形成比所述第一能量势垒低的第二能量势垒。

12.根据权利要求11所述的隧穿场效应晶体管，其中所述第二能量势垒小于或等于0.3eV。