[发明专利]一种基于二维半导体晶体的栅控PN结

权利要求书

1.一种基于二维半导体晶体的栅控PN结，包括栅区、源区、漏区、沟道区和衬底，其特征在于，所述栅区位于所述沟道区的下方，所述栅区包括栅介质和栅电极，所述栅电极由两个分离的第一栅电极和第二栅电极构成，所述源区和所述漏区位于所述沟道区的两侧，所述源区、所述漏区和所述栅区设置在所述衬底之上；所述栅介质为对电子绝缘、对离子导电的无机多孔材料，所述栅介质同时含有正、负两种离子；

所述正离子为钠离子、镁离子、钾离子、钙离子中一种或多种；

所述负离子为氢氧根离子；

所述离子能在电场作用下移动到栅介质与沟道区界面，形成双电层电容，实现对沟道区的静电掺杂；

所述沟道区采用单层二维半导体晶体；

所述无机多孔材料为Al₂O₃、WO₃、Ta₂O₅、HfO₂、ZnO₂、TiO₂中任一种；

所述源区、漏区和所述栅电极材料为导体材料，所述导体材料为Pt、Ti、ITO中任一种；

通过控制第一栅电极的电压极性，将第一栅电极上方沟道区掺杂成n型或p型，通过控制第二栅电极的电压极性，将第二栅电极上方沟道区掺杂成n型或p型。

2.根据权利要求1所述的基于二维半导体晶体的栅控PN结，其特征在于：所述离子在制备无机多孔栅电介质过程中引入，或者在制备好无机多孔栅介质后再引入。

3.根据权利要求1-2任一项所述的基于二维半导体晶体的栅控PN结，其特征在于：所述衬底材料为绝缘材料，所述绝缘材料为硅片、玻璃、石英、陶瓷、塑料、聚亚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯中的一种。

4.根据权利要求1-2任一项所述的基于二维半导体晶体的栅控PN结，其特征在于：所述单层二维半导体晶体为单层MoS₂、MoSe₂、MoTe₂、WS₂、WSe₂、WTe₂、GeS₂、GeSe₂、GeTe₂、SnS₂、SnSe₂、SnTe₂、PbS₂、PbSe₂、PbTe₂、GaS、GaSe、GaTe、InS、InSe、InTe中任一种。