[发明专利]一种以离子液为顶栅的薄层Bi2

说明书

本发明公开了一种Bi₂O₂Se晶体管器件的制备方法，根据该方法制备的器件是由离子液作为顶栅，直接在云母片上进行测试，不需要使用HF溶液刻蚀转移Bi₂O₂Se，减少了对Bi₂O₂Se的伤害，使用的方法简单，重复性好，对材料无伤害，本发明制备出的以离子液为顶栅的薄层Bi₂O₂Se晶体管器件可以扩展对Bi₂O₂Se的研究。

技术领域

本发明涉及无极纳米材料以及光电器件技术领域，更具体地说它涉及一种以离子液为顶栅的薄层Bi₂O₂Se晶体管及其制备方法。

背景技术

具有良好环境稳定性的高迁移率超薄半导体，比如石墨烯、六方氮化硼(hBN) 和过渡金属双卤代烃(TMDs)等新型二维原子薄材料因其在下一代电子和光子学领域的潜在应用而受到广泛关注。载流子浓度和迁移率是任何数字应用半导体通道材料的两个最主要的特征参数。信道材料的高载流子迁移率被用来加速高性能数字设备的运行速度。同时，低残留载流子浓度的通道可以产生极好的栅极控制 (尤其是低阈值电压)，这对于降低工作电压至关重要，从而使低功率数字器件的制造成为可能。近年来，新发现的二维层状Bi₂O₂Se表现出了优异的灵敏度和光电子性能。Bi₂O₂Se作为一种新型的二维半导体材料，具有良好的流动性和空气稳定性。Bi₂O₂Se由交替补偿阳离子((Bi2O2)_n²ⁿ⁺)和阴离子(Se_n^2n-)组成，层间间距约为0.608nm的弱静电力将各层连接在一起。然而，高的暗电流和小开关比限制了基于Bi₂O₂Se的光电探测器在云母片衬底上的性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明在于提供一种以离子液为顶栅的薄层 Bi₂O₂Se晶体管及其制备方法，具有使用方法简单，重复性好，对材料无伤害的有益效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种以离子液为顶栅的薄层Bi₂O₂Se晶体管及其制备方法，其特征在于：包括如下步骤；

1.CVD方法生长Bi₂O₂Se薄层晶片：

用Bi₂O₃和Bi₂Se₃粉末为反应物，称取4：1的量，放入管式炉中，Bi₂Se₃放置在上游，Bi₂O₃放置在温区中心，两种反应物相距5cm，加热温度为650℃，以云母片作为衬底，放置在距离中心温区13cm的下游，反应30min；反应前用Ar气300sccm洗气 20min，反应时Ar气流量为100sccm；反应完后待自然冷却，将样品取出可在显微镜下观察；

2.Au电极制备：

a)取一块干净的硅片，滴一滴PMMA并旋涂，旋涂完后将硅片放置在加热到 150℃的加热台上加热3min，使PMMA涂层固化；

b)利用电子束光刻的方法，在PMMA涂层上刻画出Au电极形状，然后将硅片泡在显影液中1min，定影液30s，用N2气枪吹干；

c)用热蒸发的方法，将Au金属蒸发沉积到硅片上，60nm厚；

d)将镀完Au的硅片在50℃条件下，在丙酮中泡20min，将PMMA涂层泡掉，即可得到Au电极。