[发明专利]一种低功耗二维材料半浮栅存储器及其制备方法

权利要求书

1.一种低功耗二维材料半浮栅存储器，其特征在于，包括：

衬底（200）；

栅极（201），其为石墨烯，形成在所述衬底（200）上；

金属接触电极（213），形成在所述栅极（201）的表面；

阻挡层，包括PTCDA层（202）/高介电常数材料（203）/PTCDA层（204）所组成的叠层，与所述金属接触电极（213）相间隔，形成在所述石墨烯栅极的表面；

半浮栅，其为第一类二维材料（205），覆盖所述阻挡层；

第二类二维材料（209）和隧穿层，相互接触地平行设置在所述半浮栅表面；其中，所述隧穿层包括PTCDA层（206）、高介电常数材料（207）、PTCDA层（208）依次叠合所组成的叠层；

沟道层，其为第三类二维材料（210），覆盖所述第二类二维材料（209）和隧穿层；

源级（211）和漏级（212），形成在所述沟道层上；

所述第二类二维材料（209）和第三类二维材料（210）构成高速开关的异质结。

2.根据权利要求1所述的低功耗二维材料半浮栅存储器，其特征在于，所述高介电常数材料选自HfO₂、ZrO₂、Ta₂O₅、La₂O₃、TiO₂，或者由这些材料组成的叠层。

3.根据权利要求1所述的低功耗二维材料半浮栅存储器，其特征在于，所述第一类二维材料（205）是n型导电的HfS₂或MoS₂，或者是p型导电的WSe₂或MoSe₂。

4.根据权利要求3所述的低功耗二维材料半浮栅存储器，其特征在于，所述第二类二维材料（209）是n型导电的HfS₂或MoS₂，或者是p型导电的WSe₂或MoSe₂。

5.根据权利要求4所述的低功耗二维材料半浮栅存储器，其特征在于，所述第三类二维材料（210）是p型导电的WSe₂或MoSe₂，或者是n型导电的HfS₂或MoS₂。

6.一种低功耗二维材料半浮栅存储器制备方法，其特征在于，具体步骤为：

将石墨烯转移至衬底（200）上，作为栅极（201）；

在所述栅极（201）上依次形成PTCDA层（202）、高介电常数材料（203）、PTCDA层（204），作为阻挡层；

将第一类二维材料（205）转移到所述阻挡层表面，作为半浮栅；

在所述半浮栅表面形成相互接触且平行放置的第二类二维材料（209）和隧穿层，其中，所述隧穿层包括PTCDA层（206）、高介电常数材料（207）、PTCDA层（208）依次叠合所组成的叠层；

将第三类二维材料（210）转移到所述第二类二维材料（209）和隧穿层的表面，作为沟道层，并且所述第二类二维材料（209）和所述第三类二维材料（210）构成高速开关的异质结；

在所述沟道层上形成源极（211）和漏极（212）；

在所述栅极（201）表面形成金属接触电极（213）。

7.根据权利要求6所述的低功耗二维材料半浮栅存储器制备方法，其特征在于，

在所述半浮栅表面形成平行放置的第二二维材料和隧穿层的步骤，具体包括：

在半浮栅材料表面依次形成PTCDA层（206）、高介电二维材料层（207）和PTCDA层（208）；

旋涂光刻胶，并通过光刻工艺定义隧穿层的位置，刻蚀去除部分叠层，形成隧穿层；

采用机械剥离的方法将第二类二维材料（209）转移到所述半浮栅表面，使所述第二类二维材料（209）与所述隧穿层平行，且相互接触。