本发明属于微纳电子技术领域，更具体地，涉及一种横向结构的二维材料场效应晶体管及其制备方法和应用。
背景技术
自以石墨烯为代表的二维材料出现以来，由于其具有与众不同的电学、光学、磁学和力学性能，吸引了人们大量广泛的关注和研究。作为石墨烯的补充物，二维过渡金属硫族化合物往往具有一定的带隙和独特力学、光学和电学等物理性能，逐渐成为新兴的二维材料体系，二维材料场效应晶体管的研究也日益兴盛。然而，由于费米能级钉扎效应的影响以及二维材料难以重掺杂的特点，二维材料与金属电极的接触往往存在肖特基势垒，这在某种程度上影响了二维材料场效应晶体管的电学性能。因此，降低场效应晶体管的肖特基势垒以得到欧姆接触是研究者们追求的目标。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种横向结构的二维材料场效应晶体管。该二维材料场效应晶体管能够使二维材料与金属电极之间形成共价键，有效地形成欧姆接触，降低二维材料与金属电极的接触势垒，提高了器件的电学性能。
本发明的另一目的在于提供上述横向结构的二维材料场效应晶体管的制备方法。该方法操作简单、工艺步骤少、效率高。
本发明的再一目的在于提供上述二维材料场效应晶体管的应用。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种横向结构的二维材料场效应晶体管，所述二维材料场效应晶体管自下而上依次包括衬底、介质层、金属电极和二维材料，所述二维材料为金属硫化物或金属硒化物；通过硫化法或者硒化法使金属的中间部分形成二维材料，使二维材料与金属电极之间形成共价键，有效地形成欧姆接触。
优选地，所述衬底为硅或锗，所述介质层为二氧化铪或二氧化锆，所述金属电极和金属均为钛、钼或钨，所述金属硫化物为二硫化钛、二硫化钼或二硫化钨，所述金属硒化物为二硒化钛、二硒化钼或二硒化钨。
优选地，所述金属电极的厚度为10～100nm。
所述的横向结构的二维材料场效应晶体管的制备方法，包括如下具体步骤：
s1.采用化学气相沉积法，先在衬底上镀上介质层；
s2.在介质层上面镀一层金属；
s3.在金属的两端镀上保护层；
s4.将上述样品放进充满硫蒸气或者硒蒸气的管式炉中，使金属的中间部分被硫化或者硒化，形成金属硫化物或金属硒化物的二维材料；
s5.去除保护层，金属未被硫化或者硒化的两端便可充当金属电极，形成横向结构的二维材料场效应晶体管。
优选地，步骤s3中所述保护层为二氧化硅或氧化铝。
所述的横向结构的二维材料场效应晶体管在微纳电子技术领域中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明二维材料场效应晶体管能够使二维材料与金属电极之间形成共价键，有效地形成欧姆接触，降低二维材料与金属电极的接触势垒，提高了器件的电学性能。
2.本发明横向结构的二维材料场效应晶体管的制备方法操作简单、工艺步骤少、效率高。
附图说明
图1是实施例1中横向结构的二维材料场效应晶体管的截面结构示意图。
图2是实施例1中横向结构的二维材料场效应晶体管的制备方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
一种横向结构的二维材料场效应晶体管，自下而上依次有衬底硅1、介质层二氧化铪2、金属电极钛3、二维材料二硫化钛4，如图1所示。通过硫化法使金属钛的中间部分形成二维材料二硫化钛，使二维材料二硫化钛与金属电极钛之间形成共价键，有效地形成欧姆接触。
上述的横向结构的二维材料场效应晶体管的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：
第一步，先在衬底1上采用化学气相沉积方法镀介质层2，然后在介导层2上面采用电子束蒸发方法镀一层金属3；其中，衬底1所用材料是硅，介质层2所用材料是二氧化铪，金属3是钛，钛的厚度是10nm。
第二步，在金属3的两端镀上保护层5二氧化硅。
第三步，将样品放进充满硫蒸气的管式炉中，将金属3钛的中间部分进行硫化，形成二维材料二硫化钛4。
第四步，去除保护层5，未被硫化的金属3钛的两端便可充当金属电极，最终形成横向结构的二硫化钛场效应晶体管。
实施例2
一种横向结构的二维材料场效应晶体管，自下而上依次有衬底锗1、介质层二氧化锆2、金属电极钼3、二维材料二硒化钼4，如图1所示。通过硒化法使金属钼的中间部分形成二维材料二硒化钼，使二维材料二硒化钼与金属电极钼之间形成共价键，有效地形成欧姆接触。
上述的横向结构的二维材料场效应晶体管的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：
第一步，先在衬底1上采用化学气相沉积方法镀介质层2上面镀一层金属3；其中，衬底1所用材料是锗，介质层2所用材料是二氧化锆，金属3是钼，钼的厚度是100nm。
第二步，在金属3的两端镀上保护层5氧化铝。
第三步，将样品放进充满硒蒸气的管式炉中，将金属3钼的中间部分进行硒化，形成二维材料4二硒化钼。
第四步，去除保护层5，未被硒化的金属3钼的两端便可充当金属电极，最终形成横向结构的二硒化钼场效应晶体管。
实施例3
一种横向结构的二维材料场效应晶体管，自下而上依次有衬底锗1、介质层二氧化锆2、金属电极钼3、二维材料二硒化钨4，如图1所示。通过硒化法使金属钨的中间部分形成二维材料二硒化钨，使二维材料二硒化钨与金属电极钨之间形成共价键，有效地形成欧姆接触。
上述的横向结构的二维材料场效应晶体管的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：
第一步，先在衬底1上采用化学气相沉积方法镀介质层2上面镀一层金属3；其中，衬底1所用材料是锗，介质层2所用材料是二氧化锆，金属3是钨，钨的厚度是50nm。
第二步，在金属3的两端镀上保护层5氧化铝。
第三步，将样品放进充满硒蒸气的管式炉中，将金属3钨的中间部分进行硒化，形成二维材料4二硒化钨。
第四步，去除保护层5，未被硒化的金属3钨的两端便可充当金属电极，最终形成横向结构的二硒化钨场效应晶体管。
实施例4
一种横向结构的二维材料场效应晶体管，自下而上依次有衬底硅1、介质层二氧化铪2、金属电极钼3、二维材料二硫化钼4，如图1所示。通过硫化法使金属钼的中间部分形成二维材料二硫化钼，使二维材料二硫化钼与金属电极钼之间形成共价键，有效地形成欧姆接触。
上述的横向结构的二维材料场效应晶体管的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：
第一步，先在衬底1上采用化学气相沉积方法镀介质层2，然后在介导层2上面采用电子束蒸发方法镀一层金属3；其中，衬底1所用材料是硅，介质层2所用材料是二氧化铪，金属3是钼，钼的厚度是30nm。
第二步，在金属3钼的两端镀上保护层5二氧化硅。
第三步，将样品放进充满硫蒸气的管式炉中，将金属3钼的中间部分进行硫化，形成二维材料二硫化钼4。
第四步，去除保护层5，未被硫化的金属3钼的两端便可充当金属电极，最终形成横向结构的二硫化钼场效应晶体管。
实施例5
一种横向结构的二维材料场效应晶体管，自下而上依次有衬底锗1、介质层二氧化锆2、金属电极钨3、二维材料二硫化钨4，如图1所示。通过硫化法使金属钨的中间部分形成二维材料二硫化钨，使二维材料二硫化钨与金属电极钨之间形成共价键，有效地形成欧姆接触。
上述的横向结构的二维材料场效应晶体管的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：
第一步，先在衬底1上采用化学气相沉积方法镀介质层2，然后在介导层2上面采用电子束蒸发方法镀一层金属3；其中，衬底1所用材料是锗，介质层2所用材料是二氧化锆，金属3是钨，钨的厚度是80nm。
第二步，在金属3钼的两端镀上保护层5氧化铝。
第三步，将样品放进充满硫蒸气的管式炉中，将金属3钨的中间部分进行硫化，形成二维材料二硫化钨4。
第四步，去除保护层5，未被硫化的金属3钨的两端便可充当金属电极，最终形成横向结构的二硫化钨场效应晶体管。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。