[发明专利]一种基于二维半导体晶体的栅控PN结

摘要

本发明涉及一种基于二维半导体晶体的栅控PN结，包括栅区、源区、漏区、沟道区和衬底。本发明采用对离子导电、对电子绝缘的固态多孔材料作为栅介质层，所述栅介质同时含有正、负两种离子。栅介质与沟道区的界面形成一个理论厚度只有1nm的双电层电容，使得器件可以在较低的栅压下对沟道区静电掺杂。本发明采用分离栅电极结构，通过控制第一栅电极和第二栅电极的电压极性，本发明器件可以实现NP、PN、NN、PP等多种构造。

主权项

一种基于二维半导体晶体的栅控PN结，包括栅区、源区、漏区、沟道区和衬底，其特征在于，所述栅区位于所述沟道区的下方，所述栅区包括栅介质和栅电极，所述栅电极由两个分离的第一栅电极和第二栅电极构成，所述源区和所述漏区位于所述沟道区的两侧，所述源区、所述漏区和所述栅区设置在所述衬底之上；所述栅介质为对电子绝缘、对离子导电的无机多孔材料，所述栅介质同时含有正、负两种离子；所述正离子为钠离子、镁离子、钾离子、钙离子中一种或多种；所述负离子为氢氧根离子；所述离子能在电场作用下移动到栅介质与沟道区界面，形成双电层电容，实现对沟道区的静电掺杂；所述沟道区采用单层二维半导体晶体；所述无机多孔材料为Al2O3、WO3、Ta2O5、HfO2、ZnO2、TiO2中任一种；所述源区、漏区和所述栅电极材料为导体材料，所述导体材料为Pt、Ti、ITO中任一种；通过控制第一栅电极的电压极性，将第一栅电极上方沟道区掺杂成n型或p型，通过控制第二栅电极的电压极性，将第二栅电极上方沟道区掺杂成n型或p型。