[发明专利]一种黑磷场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种黑磷场效应晶体管，其特征在于，所述黑磷场效应晶体管结构从下至上依次为：背栅电极、栅介质层、黑磷有源层以及源-漏电极; 该黑磷场效应晶体管被氧化铝钝化层完全覆盖；所述的栅介质层由二氧化硅介质层和氮化铝介质层的叠层构成，其中，氮化铝介质层与黑磷有源层直接接触。

2.如权利要求1所述的黑磷场效应晶体管，其特征在于，所述背栅电极选择低阻硅衬底，电阻率<0.005 Ω•cm。

3.如权利要求3所述的黑磷场效应晶体管，其特征在于，所述的二氧化硅介质层是通过热氧化方法制得的，厚度范围为280~310 nm；氮化铝介质层是通过原子层沉积工艺制得的，厚度范围为5~15 nm，生长温度范围为150~200 ℃。

4.如权利要求3所述的黑磷场效应晶体管，其特征在于，所述黑磷有源层的厚度为5~25 nm。

5.如权利要求1所述的黑磷场效应晶体管，其特征在于，所述源-漏电极选择Ni/Au、Cr/Au或者Ti/Au。

6.如权利要求1所述的黑磷场效应晶体管，其特征在于，所述氧化铝钝化层是通过原子层沉积工艺制得的，厚度范围为10~30 nm，生长温度范围为150~200 ℃。

7.一种如权利要求1-6中任意一项所述的黑磷场效应晶体管的制备方法，其特征在于，其包含以下步骤：

步骤1、将电阻率<0.005 Ω•cm的低阻硅片直接作为背栅电极，接着在其表面通过热氧化生长二氧化硅介质层，厚度范围为280~310 nm；然后采用原子层沉积工艺生长氮化铝介质层，厚度范围为5~15 nm，生长温度范围为150~200 ℃；

步骤2、在氮化铝介质层上制备金属套刻标记；

步骤3、运用微机械剥离的方法将黑磷减薄至若干黑磷层，并转移到带有金属套刻标记的氮化铝介质层上，挑选厚度为5~25 nm的黑磷层作为制作器件的黑磷有源层；

步骤4、在黑磷有源层表面通过电子束光刻和标记对准定义出源漏电极图形；接着电子束蒸发一层Ni/Au或Cr/Au或Ti/Au，然后通过丙酮剥离获得源漏电极，形成黑磷场效应晶体管；

步骤5、在黑磷场效应晶体管表面用原子层沉积的方法生长一层厚度范围为10~30 nm的氧化铝钝化层，生长温度范围为150~200 ℃。

8.如权利要求7所述的黑磷场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤2采用光刻、金属沉积和剥离工艺制备金属套刻标记。