[发明专利]一种双层栅介质的金刚石场效应晶体管结构及制作方法

权利要求书

1.一种双层栅介质的金刚石场效应晶体管结构，包括单晶金刚石(1)，其特征在于，所述单晶金刚石(1)的顶部外壁一侧设置有漏极(5)，且单晶金刚石(1)的顶部外壁另一侧设置有源极(8)，所述单晶金刚石(1)的顶部外壁和漏极(5)、源极(8)的底部外壁之间设置有二维空穴气导电层(3)，所述漏极(5)和源极(8)相对一侧内壁之间形成有导电沟道，且导电沟道的底部内壁设置有栅介质，所述栅介质包括第一栅介质(2)和第二栅介质(6)，且第二栅介质(6)位于第一栅介质(2)的正上方，所述栅介质的顶部外壁中轴线处设置有栅极(7)。

2.根据权利要求1所述的一种双层栅介质的金刚石场效应晶体管结构的制备方法，其特征在于，所述栅极(7)、漏极(5)和源极(8)均由双层金属(4)制成，且双层金属(4)包括金属Ti和金属Au，金属Au位于金属Ti的正上方。

3.根据权利要求1所述的一种双层栅介质的金刚石场效应晶体管结构的制备方法，其特征在于，所述第一栅介质(2)由ZrO₂制成，且第二栅介质(6)由SiN制成。

4.根据权利要求1所述的一种双层栅介质的金刚石场效应晶体管结构的制备方法，其特征在于，所述二维空穴气导电层(3)包括空穴导电基体和掺杂材料，且掺杂材料由铜、钯、铂、钴、或者镍原子作为中心原子的二次平面过渡金属络合物制成。

5.根据权利要求4所述的一种双层栅介质的金刚石场效应晶体管结构的制备方法，其特征在于，所述二次平面过渡金属络合物包括中心原子和配位体，且配位体由乙酰丙酮、三氟乙酰丙酮、六氟乙酰丙酮、七氟二甲基辛二酮酸和四甲基庚二酮酸制成。

6.一种双层栅介质的金刚石场效应晶体管结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对单晶金刚石(1)表面清洗吹干，在单晶金刚石(1)上同质外延单晶金刚石薄膜，获得单晶金刚石外延薄膜，单晶金刚石外延薄膜的表面进行氢化处理，获得表面的导电沟道；

S2：对氢化处理后的单晶金刚石外延薄膜清洗，然后利用光刻技术在其表面制作源极(8)和漏极(5)的架构，沉积金属，并利用剥离技术获得源极(8)、漏极(5)的电极欧姆接触，形成二维空穴气导电层(3)；

S3：利用溅射或者化学气相沉积在单晶金刚石外延膜的表面沉积ZrO₂，并利用光刻技术获得形成第一栅介质(2)的架构，第一栅介质(2)覆盖源极(8)与漏极(5)之间的导电沟道，以及部分的源极(8)与漏极(5)；

S4：利用光刻技术在第一栅介质(2)上形成第二栅介质(6)的架构，溅射沉积介电常数大于7的介质层SiN，并利用剥离技术得到第二栅介质(6)；

S5：利用光刻技术在第二栅介质(6)上形成栅极(7)的构架，使用溅射沉积栅金属，并利用剥离技术获得栅极(7)，得到双层栅介质的金刚石场效应晶体管。