[发明专利]一种浮栅场效应晶体管器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种二碲化钼薄片/铜铟硫代磷酸盐薄片/双金栅电极叠层结构浮栅场效应晶体管器件及其制备方法，具体是指将n型的二碲化钼(MoTe₂)薄片、绝缘的铜铟硫代磷酸盐(CuInP₂S₆)薄片、双金(Au)栅电极依次接触形成垂直叠层结构。MoTe₂薄片为晶体管沟道层，CuInP₂S₆薄片为晶体管介质层，双Au栅电极为晶体管浮栅层。利用MoTe₂薄片与CuInP₂S₆薄片较为接近的电子亲和势，受光激发的MoTe₂薄片其光生电子可有效穿过CuInP₂S₆薄片被注入到Au栅电极，形成局域的负栅压来调制MoTe₂薄片的电导，实现光激发的浮栅场效应晶体管器件。

技术领域

本申请涉及纳米材料光电晶体管的技术领域，特别是一种浮栅场效应晶体管器件及其制备方法。

背景技术

光电逻辑器件在计算领域有着重要的应用，是未来片上光互连的关键。传统硅基器件实现逻辑功能需要复杂的电子电路，这阻碍了器件的进一步小型化和集成化。近年来的研究表明，基于二维材料的半导体同质结具有良好的光电特性和静电可调谐性，是极具前景的光电逻辑器件的候选材料。目前，采用半浮栅、铁电材料极化和双金属栅的局部静电掺杂是获得内建电场极性可切换的同质结的方法，但其工作需要多个电压和光输入之间的协调控制。功能的多样性是以操作的复杂性为代价。

发明内容

本申请提供一种浮栅场效应晶体管器件及其制备方法。该晶体管器件是一种光激发场效应晶体管器件，是具有全光驱动传感能力的新型光电逻辑器件。由此可以解决光电逻辑器件操作过程中复杂的电压和光输入协调控制问题。

第一方面，提供了一种浮栅场效应晶体管器件，包括MoTe₂薄片、CuInP₂S₆薄片、双Au栅电极、Si衬底、源电极和漏电极；

所述Si衬底上具有SiO₂层，所述双Au栅电极间隔设置在所述SiO₂层上，所述Au栅电极夹设于所述SiO₂层和所述CuInP₂S₆薄片之间，所述CuInP₂S₆薄片的上方设置有所述MoTe₂薄片，所述MoTe₂薄片的一端与所述源电极相连，MoTe₂薄片的另一端与所述漏电极相连。

与现有技术相比，本申请提供的方案至少包括以下有益技术效果：

本发明利用MoTe₂薄片与CuInP₂S₆薄片电子亲和势较为接近的特点，光照使得MoTe₂薄片的光生电子可穿过CuInP₂S₆薄片被激发到双Au栅电极中，形成局域的负栅压，进而调制MoTe₂薄片的沟道电导；通过改变双Au栅电极中储存的光生电子的状态，即其中一个Au栅电极接地，接地使得Au栅电极中存储的光生电子消逝掉，另一个Au栅电极不施加任何偏压，该Au栅电极中存储的光生电子形成的负栅压会诱导MoTe₂薄片的平面同质结，光照使该同质结在源电极和漏电极两端输出光伏电流。因此，器件在光激发下同时实现同质结的构建与信号输出，且无施加任何偏压。该晶体管器件是一种光激发场效应晶体管器件，是具有全光驱动传感能力的新型光电逻辑器件。由此可以解决光电逻辑器件操作过程中复杂的电压和光输入协调控制问题。