[实用新型]一种二维半导体负电容场效应管

摘要

本专利公开了一种二维半导体负电容场效应管。器件结构自下而上依次为衬底、二维半导体、金属源漏电极、具有负电容效应的铁电栅电介质和金属栅电极。首先在衬底上制备过渡金属硫族化合物二维半导体，运用电子束光刻技术结合剥离工艺制备金属源漏电极，在该结构上制备具有负电容效应的铁电薄膜，最后在该薄膜上制备金属栅电极，形成铁电调控的二维半导体负电容场效应器件结构。区别于其它二维半导体负电容场效应器件结构，该金属‑铁电‑半导体结构可实现高性能的负电容场效应器件。电学测试结果表明，此类器件的亚阈值摆幅远小于60mV/dec，突破了玻尔兹曼极限，该类二维半导体负电容场效应器件同时具备极低功耗、高速翻转等特点。

主权项

一种二维半导体负电容场效应管，器件结构自下而上依次为：衬底(1)、氧化物层(2)、过渡金属硫族化合物二维半导体材料(3)、金属源极(4)、金属漏极(5)、具有负电容效应的铁电栅电介质层(6)和金属栅电极(7)，其特征在于：所述的衬底(1)为重掺杂的硅衬底；所述的氧化物层(2)为二氧化硅，厚度285±5纳米；所述的二维半导体材料(3)为过渡金属硫族化合物，厚度1层至10层分子；所述的金属源极(4)和金属漏极(5)为铬和金电极，下层铬厚度为5‑10纳米，上层金厚度为30‑50纳米；所述的具有负电容效应的铁电栅电介质层(6)为聚偏氟乙烯基铁电聚合物薄膜，厚度为50‑300纳米；所述的金属栅电极(7)材料为金属铝，厚度为9‑12纳米；所述的金属源极(4)和金属漏极(5)之间所加的偏置电压小于0.2V，亚阈值摆幅小于60mV/dec。