[发明专利]双栅结构黑磷场效应管

说明书

本发明公开了一种双栅结构黑磷场效应管，包括导电沟道、源区、漏区、栅极氧化层、二氧化硅隔离层、硅材料衬底、源极、漏极和第一栅极，所述的导电沟道、源区和漏区为黑磷材料，栅极氧化层在所述导电沟道、源区和漏区上方，第一栅极设置在导电沟道上方栅极氧化层的外表面，在漏区上方栅极氧化层的外表面上设置第二栅极。本发明能够在降低闭态电流，消除短沟道效应的同时，维持较大的导通电流，在未来纳米电子应用领域有着广阔的前景。

技术领域

本发明涉及一种黑磷场效应管，特别是一种双栅结构黑磷场效应管。

背景技术

近段时间，由于分层黑磷(BP)在电子，光学和热学设备中的潜在应用，它受到了业界广泛的关注。研究表明，黑磷场效应管已经显示出优良的电性能，其开关电流比高达10⁵，并且具有1000cm²V-¹S^-1的高迁移率。即使存在电子空穴散射和外来杂质散射，从黑磷场效应管提取的载流子迁移率也高于过渡金属二硫族化合物(TMDCs)。但是传统结构的黑磷场效应管会出现明显的短沟道效应，且随着器件尺寸不断缩小，会出现更加严重的短沟道效应，导致了闭态电流的上升，从而影响器件性能。

现有技术中的单栅结构黑磷场效应管如图1所示，它利用了单栅结构降低了闭态电流，但这个方法同时也会降低场效应管的导通电流，对其性能产生了不利影响。

发明内容

发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种双栅结构黑磷场效应管，它在降低闭态电流，消除短沟道效应的同时，也能够克服现有单栅结构场效应管导通电流低的缺点，维持较大的导通电流。

技术方案：本发明所述的双栅结构黑磷场效应管，包括导电沟道、源区、漏区、栅极氧化层、二氧化硅隔离层、硅材料衬底、源极、漏极和第一栅极，所述的导电沟道、源区和漏区为黑磷材料，栅极氧化层在所述导电沟道、源区和漏区上方，第一栅极设置在导电沟道上方栅极氧化层的外表面，第二栅极设置在漏区上方栅极氧化层的外表面。

为了提高导通电流，导电沟道、源区、漏区为多层黑磷材料。随着黑磷材料层数增加，闭态电流也会增加，为了在追求大导通电流和小闭态电流之间取得了一个较好的平衡，导电沟道、源区、漏区为3层黑磷材料。

为了更好地抑制闭态电流，所述的第二栅极的长度等于漏区的长度。

为了获得更多的有效载流子浓度，增大导通电流，所述的源区和漏区采用分子或金属离子进行N型重掺杂。

有益效果：本发明能够显著改善器件的闭态电流、导通电流等电学性能，在未来纳米电子应用领域有着广阔的前景。

附图说明

图1是现有技术中的单栅结构黑磷场效应管纵向截面图；

图2是本发明的纵向截面图；

图3为基于非平衡格林函数(NEGF)的自洽迭代求解过程。

具体实施方式