[发明专利]一种石墨烯场效应晶体管太赫兹波调制器及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯场效应晶体管太赫兹波调制器，包括半导体衬底、衬底上依次设置的介质层、石墨烯薄膜、源漏电极以及设置于衬底背面的环形栅电极；其特征在于所述介质层为Al₂O₃层，其厚度为5～100nm。

2.按权利要求1所述石墨烯场效应晶体管太赫兹波调制器，其特征在于，所述石墨烯场效应晶体管太赫兹波调制器的尺寸为2x2μm～15x15mm。

3.按权利要求1所述石墨烯场效应晶体管太赫兹波调制器，其特征在于，所述半导体衬底为掺杂半导体硅片、Ge基片或SiC，其电阻率为1～100Ω/cm²、厚度为50～500um。

4.按权利要求1所述石墨烯场效应晶体管太赫兹波调制器，其特征在于，所述石墨烯薄膜采用CVD法制备，其电阻率为100～3000Ω/cm²。

5.按权利要求1所述石墨烯场效应晶体管太赫兹波调制器，其特征在于，所述源漏电极、栅电极为金属银、金、铜或镍。

6.按权利要求1所述石墨烯场效应晶体管太赫兹波调制器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.清洗半导体衬底：将半导体衬底依次进行超声波清洗、去离子水冲洗后烘干备用；

步骤2.沉积介质层：采用原子层沉积法在衬底正面沉积Al₂O₃介质层，将半导体衬底放入原子沉积装置沉积腔中，加热沉积腔至80～120℃，通入氧气与氩气，控制氧气流量为2～20sccm、氩气流量10～20sccm，并保持腔体气压为50～100毫托，打开射频源开关，设置射频功率为180W，通入三甲基铝，沉积得厚度为5～100nm的Al₂O₃介质层；

步骤3.转移石墨烯薄膜：首先在生长有石墨烯薄膜的金属基体上旋涂一层PMMA，然后将金属基体放入FeCl₃或Fe(NO₃)₃溶液中将基体腐蚀干净，再将载有石墨烯薄膜的PMMA用去离子水清洗后转移至Al₂O₃介质层上，最后采用丙酮去除石墨烯薄膜表面的PMMA，即成石墨烯薄膜的转移；

步骤4.制备电极：在石墨烯薄膜上制备一对金属电极，分别作为源电极和漏电极；再在半导体衬底背面制备一环形金属电极，作为栅电极；

即制备得石墨烯场效应晶体管太赫兹波调制器。

7.按权利要求6所述石墨烯场效应晶体管太赫兹波调制器的制备方法，其特征在于，所述步骤1清洗半导体衬底具体为：首先将半导体衬底放入盛有丙酮的烧杯中进行超声波清洗10分钟，然后将半导体衬底放入盛有酒精的烧杯中超声波清洗10分钟，最后用去离子水冲洗，清洗后的衬底放入烘箱中于120℃下干燥2小时备用。

8.按权利要求6所述石墨烯场效应晶体管太赫兹波调制器的制备方法，其特征在于，所述石墨烯薄膜采用CVD法制备，其电阻率为100～3000Ω/cm²。

9.按权利要求6所述石墨烯场效应晶体管太赫兹波调制器的制备方法，其特征在于，所述源漏电极、栅电极为金属银、金、铜或镍，采用常规磁控溅射法制备。