[发明专利]采用石墨烯的场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种采用石墨烯的场效应晶体管，其特征在于，包括：

衬底；

金属源极和金属漏极，所述金属源极和金属漏极设置在所述衬底表面，两者之间具有一间隙；

石墨烯沟道层，所述石墨烯沟道层搭接在金属源极和金属漏极之间的间隙处；

底栅，所述底栅设置在所述石墨烯沟道层、衬底、金属源极和金属漏极限定而成的空间内，并与所述石墨烯沟道层的表面贴合；

顶栅，设置在与石墨烯沟道层设置底栅的表面相对的另一表面上；

顶栅电极，设置在顶栅表面上。

2.根据权利要求1所述的采用石墨烯的场效应晶体管，其特征在于，所述顶栅和底栅采用高介电常数材料。

3.根据权利要求1所述的采用石墨烯的场效应晶体管，其特征在于，所述顶栅和底栅的材料各自独立地选自于Al₂O₃、HfO₂、La₂O₅，AlN中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的采用石墨烯的场效应晶体管，其特征在于，所述金属源极、金属漏极以及顶栅电极的材料各自独立地选自于Ti、Ni、Ru、Ir、Au、Pt、Co及其合金中的任意一种。

5.一种采用石墨烯的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供衬底；

在所述衬底表面形成金属源极和金属漏极，所述金属源极和金属漏极之间具有一间隙；

在所述金属源极和金属漏极之间的间隙处形成搭接的石墨烯沟道层；

对所述石墨烯沟道层、金属源极和金属漏极实施退火，以使石墨烯沟道层和金属源极、以及石墨烯沟道层和金属漏极之间形成欧姆接触；

图形化石墨烯沟道层，仅保留在所述金属源极和金属漏极之间的搭接部分，作为场效应晶体管的导电沟道；

功能化石墨烯沟道层；

利用原子层沉积工艺并借助其侧向导入前驱体的特性，在所述石墨烯沟道层的两个表面同时形成底栅和顶栅，所述底栅设置在所述石墨烯沟道层、衬底、金属源极和金属漏极限定而成的空间内，并与所述石墨烯沟道层的表面贴合，所述顶栅设置在与石墨烯沟道层设置底栅的表面相对的另一表面上；

在所述顶栅的表面形成顶栅电极。

6.根据权利要求5所述的采用石墨烯的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述形成金属源极和金属漏极的工艺，以及形成顶栅电极的工艺进一步是采用反转胶剥离方法形成的。

7.根据权利要求5所述的采用石墨烯的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述退火步骤进一步是在真空环境或惰性气氛保护下，将所述石墨烯沟道层、金属源极和金属漏极加热至300-500℃之间，并保温5分钟至60分钟，从而使石墨烯沟道层和金属源极、以及石墨烯沟道层和金属漏极之间形成欧姆接触。

8.根据权利要求5所述的采用石墨烯的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述功能化石墨烯沟道层的步骤的功能化方法具体选自于有机物旋涂、金属沉积、等离子体处理中的任意一种。