[发明专利]一种薄膜晶体管、其制备方法及电子器件

说明书

本申请提供一种薄膜晶体管、其制备方法及电子器件，属于电子和光电子显示技术领域。薄膜晶体管包括基板、有源层、源极层、漏极层、栅绝缘层和栅极层。有源层为石墨烯异质结构层，石墨烯异质结构层包括重叠的石墨烯层和硅晶层，石墨烯层或硅晶层位于基板的表面。源极层和漏极层位于基板的表面使石墨烯异质结构层位于源极层和漏极层之间。栅绝缘层位于源极层、漏极层和石墨烯异质结构层的背离基板的表面以及基板的表面的未被源极层、漏极层和石墨烯异质结构层覆盖的部位。栅极层位于栅绝缘层的背离基板的表面。此薄膜晶体管的有源层为石墨烯层和硅晶层形成的异质结构层，使电子传输能力更佳，得到的薄膜晶体管的电学性能更好。

技术领域

本申请涉及电子和光电子显示技术领域，具体而言，涉及一种薄膜晶体管、其制备方法及电子器件。

背景技术

石墨烯作为代表性的二维纳米材料以其优异的物理和结构特性已经在电子、传感和光电器件等领域受到广泛关注，虽然具有超高的载流子迁移率，但石墨烯层在制备薄膜晶体管的过程中容易遭到损坏，如果不对石墨烯层进行修复，会对薄膜晶体管的电学性能造成不良影响。

发明内容

本申请的目的在于提供一种薄膜晶体管、其制备方法及电子器件，形成石墨烯异质结构，提高了薄膜晶体管的电学性能。

第一方面，本申请实施例提供一种薄膜晶体管，包括基板、有源层、源极层、漏极层、栅绝缘层和栅极层。有源层为石墨烯异质结构层，石墨烯异质结构层包括石墨烯层和硅晶层，石墨烯层或硅晶层位于基板的表面。源极层和漏极层位于基板的表面使石墨烯异质结构层位于源极层和漏极层之间。栅绝缘层位于源极层、漏极层和石墨烯异质结构层的背离基板的表面以及基板的表面的未被源极层、漏极层和石墨烯异质结构层覆盖的部位。栅极层位于栅绝缘层的背离基板的表面。

硅晶层起到对石墨烯层修复和保护的作用，且硅晶层与石墨烯层配合以后，能够共同作为有源层，使载流子传输效果更好，与栅绝缘层和栅极层配合以后，得到的薄膜晶体管的电学性能更佳。

结合第一方面，在另一实施例中，石墨烯异质结构层包括依次重叠的石墨烯层、硅晶层和锡烯层，石墨烯层或锡烯层位于基板的表面。

石墨烯异质结构层形成超导体-半导体-超导体的有源层结构，能够提高电子传输效率，且硅晶层本身为半导体，可以修复石墨烯层的缺陷，也可以作为石墨烯层的保护层，同时可作为锡烯层沉积的基底，使薄膜晶体管的电学性能能够有效提高。

结合第一方面，在另一实施例中，石墨烯层为单层石墨烯，锡烯层为单层锡烯。单层石墨烯的厚度为0.3-0.4nm，单层锡烯的厚度为0.4-0.6nm，设置单层石墨烯和单层锡烯层以后，对有源层的厚度影响不大，且石墨烯层和锡烯层作为超导体，与硅晶层配合以后，得到的有源层的电子传输效果更好。

结合第一方面，在另一实施例中，硅晶层为非单晶硅层。硅晶层为非单晶硅层结构，容易制备，在形成硅晶层的过程中，不会对单层石墨烯造成破坏，且能够对单层石墨烯进行修复及保护，使有源层的电子传输效果更好。

结合第一方面，在另一实施例中，非单晶硅层包括微晶硅层、多晶硅层和纳米硅层的一种或多种。

结合第一方面，在另一实施例中，硅晶层包括第一晶层和第二晶层，第一晶层与石墨烯层接触，第二晶层与锡烯层接触，第一晶层的厚度小于第二晶层的厚度。

第一晶层的晶粒较小，厚度较薄，对石墨烯层的修复效果更好，第二晶层的晶粒较大，厚度较厚，有利于锡烯层的形成，且锡烯层形成的过程中，不会破坏第一晶层，对石墨烯层形成很好的保护作用，使得到的有源层的电子传输效率更高。

结合第一方面，在另一实施例中，第一晶层的厚度为50-80nm，第二晶层的厚度为150-400nm。