[发明专利]一种石墨烯为源漏电极的二维薄膜晶体管及制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯为源漏电极的二维薄膜晶体管的制备方法，所述的二维薄膜晶体管为底栅顶接触型晶体管，用石墨烯做源漏电极，实现了同时用二维材料做半导体层与半导体沟道层，改善了二维材料与金电极之间的接触，提升了N型二维薄膜半导体的迁移率和开关电流比，其特征在于，该制备方法包括以下具体步骤：

步骤1：二维材料薄膜的制备

A1：二硫化铪半导体薄膜的制备

将二硫化铪晶体块材置于英格兰蓝色胶带上，对折胶带，按压，然后撕开；在撕开的英格兰胶带上会自然黏附一层二硫化铪薄片，将所述胶带在新鲜胶带表面对撕3-5次，减薄二硫化铪薄片后，贴附到附在载玻片上的Gelpak机械剥离专用PF凝胶膜上再轻轻揭起，用光学显微镜观察所述PF凝胶膜，通过颜色判断二硫化铪薄膜的厚度，选择蓝色半透明、厚度为10-15 nm、表面均匀且长度15-200 μm的材料标记备用；

A2：石墨烯薄膜材料的制备

将石墨烯晶体块材置于英格兰蓝色胶带上，对折胶带，按压，然后撕开；在撕开的英格兰胶带上会自然黏附一层石墨烯薄片，将所述胶带在新鲜胶带表面对撕3-5次，减薄石墨烯薄片后，贴附到附在载玻片上的Gelpak机械剥离专用PF凝胶膜上再轻轻揭起，用光学显微镜观察所述PF凝胶膜，通过颜色判断石墨烯薄膜的厚度，选择厚度5-10 nm，表面均匀且长度为50-200 μm的两块石墨烯薄膜材料备用，分别记为石墨烯薄膜材料A和石墨烯薄膜材料B；

步骤2：二硫化铪和石墨烯二维薄膜材料的转移

B1：衬底的 清洗

选择二氧化硅/硅衬底，其中二氧化硅热氧化层的厚度为300 nm，将衬底依次置于丙酮、异丙醇、去离子水中用超声波清洗机依次清洗5分钟，然后用氮气枪吹干作为目标衬底备用；

B2：二硫化铪薄膜材料的转移

利用二维材料转移系统以及配套显微镜将步骤A1制备的PF凝胶膜上的二硫化铪薄膜转移到步骤B1的目标衬底上作为二维晶体管的半导体导电沟道；

B3：石墨烯薄膜材料A、B的转移

利用二维材料转移系统以及配套显微镜将步骤A2制备的PF凝胶膜上的石墨烯薄膜材料A及石墨烯薄膜材料B分别转移到步骤B2目标衬底的二硫化铪薄膜的两端，所述石墨烯薄膜材料A、B与二硫化铪薄膜在各自最大长度的方向上呈水平堆叠，且两端重叠5-15 μm，石墨烯薄膜材料A、B作为晶体管的二维源、漏电极，中间露的二硫化铪薄膜为半导体导电沟道；

步骤3：源、漏金属电极的制备

C1：固定掩模版

利用二维材料转移系统将不锈钢掩模版固定在目标衬底的二硫化铪薄膜上，所述二硫化铪薄膜完全被掩模版掩模部分覆盖且两侧露出石墨烯薄膜材料A和石墨烯薄膜材料B；

C2：蒸镀金属源、漏电极

采用常规的真空热蒸发法利用不锈钢掩模版在石墨烯薄膜材料A和石墨烯薄膜材料B上蒸镀金，得到厚度为50 nm的金作为源、漏金属电极；制得所述二维薄膜晶体管；

步骤3中，所述蒸镀金的电流为80-90 A，速率为0.1-0.12 nm/s。

2.一种权利要求1所述方法制得的石墨烯为源漏电极的二维薄膜晶体管，其特征在于，所述的二维薄膜晶体管，其二硫化铪半导体层厚度10-15 nm，石墨烯层厚度5-10 nm，晶体管沟道长度15 μm-200μm，金电极厚度50 nm。