[发明专利]一种二维半导体材料负电容场效应晶体管及制备方法

权利要求书

1.一种基于二维半导体材料的负电容场效应晶体管，包括绝缘衬底，在绝缘衬底上为作为沟道的二维合金半导体材料HfZrSe₂层，HfZrSe₂层表面为具有铁电特性的HfZrO₂介质层，该具有铁电特性的HfZrO₂介质层的厚度在10nm以下；源、漏电极位于所述HfZrO₂介质层上，在源、漏电极之间为高k栅介质层，控制栅电极位于高k栅介质层上。

2.如权利要求1所述的负电容场效应晶体管，其特征在于，所述二维合金半导体材料HfZrSe₂层的厚度为1～10nm。

3.如权利要求1所述的负电容场效应晶体管，其特征在于，所述具有铁电特性的HfZrO₂介质层的厚度为1～5nm。

4.如权利要求1所述的负电容场效应晶体管，其特征在于，所述高k栅介质层的厚度为1～5nm。

5.如权利要求1所述的负电容场效应晶体管，其特征在于，所述具有铁电特性的HfZrO₂介质层是将二维合金半导体材料HfZrSe₂层表面经氧化及退火后得到的。

6.如权利要求1所述的负电容场效应晶体管，其特征在于，所述高k栅介质层的材料为HfO₂、Al₂O₃或BN。

7.权利要求1～6任一所述基于二维半导体材料的负电容场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：

1)通过化学气相淀积或者原子层淀积的方法，在绝缘衬底上淀积用作沟道的二维合金半导体材料HfZrSe₂层；

2)通过在空气中氧化使HfZrSe₂层表面氧化形成HfZrO₂介质层；

3)通过退火处理使HfZrO₂介质层形成铁电相，具有负电容特性；

4)光刻暴露出源漏区域，制作源、漏电极；

5)光刻暴露出高k栅介质区域，生长厚度均匀的高k栅介质层，并剥离保留源、漏电极之间的高k栅介质层；

6)光刻暴露出控制栅电极区，制作控制栅电极。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤2)利用超净间的空气环境进行氧化，温度20℃-25℃，湿度40％-45％，氧化时间在12h-24h。

9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中退火温度为400℃-600℃，退火时间为30s-60s。

10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤5)采用原子层淀积的方法生长高k栅介质层。