一种轨道开关及其制备方法与应用与流程

文档序号:12160227阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种轨道开关,由铁电层和沟道层构成,其中,所述铁电层和沟道层均为过渡金属的钙钛矿氧化物,所述铁电层和沟道层相互接触。

2.如权利要求1所述的轨道开关,其特征在于:所述过渡金属的钙钛矿氧化物的结构为ABO3,其中,A为金属离子,B为变价的3d过渡金属,O为氧离子;

所述A选自La、Sr、Ba、Bi和Pb中的至少一种;

所述B选自Ti、Mn、Fe、Co、Ni或Ru中的任一种。

3.如权利要求1或2所述的轨道开关,其特征在于:所述沟道层的厚度为1-50nm,所述沟道层选自La1-xSrxMnO3、La1-xCaxMnO3、SrRuO3、SrCoO3或LaNiO3中的任一种,其中,x为0-1;

所述铁电层的厚度为2-6nm,所述铁电层选自BaTiO3、BiFeO3或Pb(Zr1-xTix)O3中的任一种,其中,所述Pb(Zr1-xTix)O3中的x为0.4-0.5;

所述轨道开关的核心作用部分由所述沟道层和所述铁电层两层薄膜界面处的半个原子层铁电材料和半个原子层沟道材料构成,所述轨道开关的核心作用部分的厚度为0.35-0.45nm;

所述铁电层和沟道层相互接触采用如下方法进行:先在基片上沉积所述铁电层,再在所述铁电层上沉积所述沟道层;

或者,先在基片上沉积所述沟道层,再在所述沟道层上沉积所述铁电层。

4.权利要求1-3中任一项所述的轨道开关在制备微电子元器件中的应用。

5.如权利要求4所述的应用,其特征在于:所述微电子元器件为场效应晶体管。

6.一种场效应晶体管,包括基片、权利要求1-3中任一项所述的轨道开关、栅极、侧电极和门电极,

其中,在依次由所述基片和所述轨道开关组成的样品的所述轨道开关一侧表面光刻出霍尔器件,所述霍尔器件中间为霍尔通道,在霍尔通道两端的两侧均匀分布着四个对称分支通道,霍尔通道和四个对称分支通道的末端均为待覆盖侧电极的模块;

所述门电极分布在所述霍尔器件的霍尔通道中部两侧的基片上,门电极不与霍尔通道接触;

所述侧电极分布在所述霍尔通道和所述四个对称分支通道的末端的模块上;

所述栅极覆盖于所述霍尔器件的霍尔通道和所述门电极上,将二者连通。

7.如权利要求6所述的场效应晶体管,其特征在于:所述基片为氧化物单晶基片,所述氧化物单晶基片选自YAlO3、LaSrAlO4、LaAlO3、LaSrGaO4、NdGaO3、 (LaAlO3)0.29(Sr0.5Al0.5TaO3)0.71、LaGaO3、SrTiO3、Nb掺杂的SrTiO3、DyScO3、GdScO3、SmScO3、KTaO3、BaTiO3、NdScO3、(1-x)[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]-x[PbTiO3]基片中的任一种,其中,所述Nb掺杂的SrTiO3中Nb掺杂质量含量为0.001%-0.7%,所述(1-x)[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]-x[PbTiO3]中x为0.2-0.8;

所述霍尔器件中的霍尔通道为一长方形通道,所述霍尔器件中的霍尔通道的宽度为2-500μm;

所述霍尔器件中的所述四个对称分支通道的形状相同;

所述四个对称分支通道的末端的模块的形状为正方形,各正方形的的边长不小于霍尔通道的宽度,各个模块之间通过霍尔通道和四个对称分支通道连接;

所述栅极为离子液体,所述离子液体选自N,N-二乙基-N-(2-甲氧乙基)-N-铵-双三氟甲磺酰基-酰亚胺和/或1-乙基-3-甲基咪唑-双三氟甲磺酰基-酰亚胺。

所述离子液体的用量为10-20μL;

所述侧电极和门电极均是由上至下为Ti和Au的双层膜,其中,所述Ti膜的厚度为10-30nm,所述Au膜的厚度为60-100nm;

所述门电极与所述霍尔器件中的霍尔通道在平面内的距离为50-200μm;

所述场效应晶体管中,除所述霍尔通道、侧电极和门电极外的部分均用光刻胶覆盖保护,所述光刻胶为S1813型光刻胶。

8.权利要求6或7所述的场效应晶体管的制备方法,包括如下步骤:

1)在依次由所述基片和所述轨道开关组成的样品表面刻蚀出霍尔器件;

2)在霍尔器件上蒸镀出侧电极,在基片上蒸镀出门电极;

3)使用光刻胶覆盖保护除门电极、侧电极和霍尔通道以外的所有部分;

4)在门电极和所述霍尔器件的霍尔通道的十字交叉处上覆盖所述栅极,得到所述场效应晶体管。

9.如权利要求8所述的制备方法,其特征在于:步骤1)中,所述霍尔器件通过如下方法制备:依次采用紫外曝光技术、氩离子刻蚀或湿法刻蚀出所述霍尔器件;

其中,所述紫外曝光技术的条件如下:紫外光波长10-400nm,功率密度1-10mW/cm2,曝光时间为10-60s;

所述氩离子刻蚀的条件如下:氩气压力为0.005-0.2Pa;屏极电压为750-1000V;加速电压为70-120V;阳极电压为50-100V;束流为1-6A;

所述湿法刻蚀的条件如下:在组成为2.5wt%KI+6.5wt%HCl+91wt%H2O腐蚀溶液中腐蚀时间1-5s;

所述刻蚀为对所述基片和所述轨道开关组成的样品进行刻蚀直至所述基片;

步骤2)中,所述门电极和侧电极通过如下方法制备:依次采用紫外曝光技术、电子束蒸镀和剥离工艺制作出门电极和侧电极;

其中,所述紫外曝光技术的条件如下:紫外光波长10-400nm,功率密度1-10mW/cm2,曝光时间为10-60s;

所述电子束蒸镀的条件如下:Ti蒸镀速率为0.01-0.05nm/s,蒸镀时间为400-2000s;Au的蒸镀速率为0.03-0.10nm/s,蒸镀时间为800-2667s;

所述侧电极和门电极均是由上至下为Ti和Au的双层膜,其中,所述Ti膜的厚度为10-30nm,所述Au膜的厚度为60-100nm;

所述剥离工艺的条件如下:在丙酮中浸泡0.5-5min后,使用注射器喷射,去除光刻胶;

步骤3)中,所述使用光刻胶覆盖保护除门电极、侧电极和霍尔通道以外的所有部分采用如下方法:依次采用旋涂光刻胶和紫外曝光技术选择性去除门电极、侧电极和霍尔通道上方的光刻胶;

其中,所述旋涂光刻胶的条件如下:旋涂转速为2000-6000转/min;旋涂时间为20-60s;80-120℃下干燥2-4min;光刻胶型号为S1813;

所述紫外曝光技术的条件如下:紫外光波长10-400nm,功率密度1-10mW/cm2,曝光时间为10-60s;

步骤4)中,在所述门电极和所述霍尔器件的霍尔通道的十字交叉处上覆盖所述栅极的步骤如下:利用探针在所述霍尔器件的霍尔通道上滴加离子液体,使离子液体覆盖霍尔通道和门电极,得到所述栅极。

10.权利要求8或9所述的场效应晶体管在制备控制电流开关和/或调节电场强度的装置中的应用。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1