一种二维半导体材料的金属接触结构及其方法

1.本发明涉及半导体材料技术领域，具体为一种二维半导体材料的金属接触结构及其方法。


背景技术：

2.二维半导体是指具有原子级别厚度且电子被限制在二维平面内运动的材料。体系维度降低所带来的量子限制效应和弱屏蔽效应赋予二维半导体许多新奇的物理和化学性质，使其在诸多领域具有重要应用前景。尤其是在高性能微电子器件方面，二维半导体具有天然优势。
3.二维半导体应用时，与金属的接触非常重要，接触的性质决定了器件的性能，是二维材料中研究的热点之一。
4.二维材料从定义上讲，全部是表面。理想情况下是没有悬挂键的，表面是钝化的，但是各种制备方法制备的二维材料总是存在各种各样的缺陷，导致禁带中存在大量的缺陷能级。
5.总的说来，由于二维材料仅仅由表面构成，外界对其本征性质影响太大，非常容易导致费米钉扎效应，很难实现欧姆接触，比接触电阻大，因此我们提出一种二维半导体材料的金属接触结构及其方法来解决问题。


技术实现要素：

6.为了克服很难实现欧姆接触，比接触电阻大的问题，本发明的目的在于提供一种二维半导体材料的金属接触结构及其方法，具有提高欧姆接触效果，比接触电阻小的作用。
7.本发明为实现技术目的采用如下技术方案：一种二维半导体材料的金属接触结构，包括：衬底、金属电极、二维半导体材料；
8.所述衬底的上方形成金属插塞。
9.一种二维半导体材料的金属接触方法，步骤包括：
10.s1、在衬底上淀积一层介电层，介电层厚度不超过0.1毫米；
11.s2、在金属插塞处设置两个金属电极，两个金属电极保持平行；
12.s3、进一步在介电层上进行硫化处理，形成二维过渡族金属化合物薄膜；
13.s4、在介电层的硫化处理区域设置二维半导体材料，二维半导体材料占硫化处理区域的五分之四；
14.s5、利用kelvin方法测算比接触电阻，查看i-v特性的线性关系；
15.s6、在二维材料和电极之间增加一层缓冲层，不断变化缓冲层的厚度和面积，每变化一次重复s5；
16.s7、对接触处的半导体二维材料进行重掺杂，不断调节掺杂浓度，每变化一次重复s5；
17.s8、对比i-v特性线性图，选择最优方案。
18.作为优化，所述金属电极的外侧包裹一层石墨烯。
19.作为优化，所述kelvin方法具体为通过扩散或离子注入的方式制备交叉电桥，形成一种四端结构。
20.作为优化，所述对于宽带隙半导体，加上一层高掺杂的窄带隙半导体，构成一个异质结来实现欧姆接触。
21.作为优化，所述相同成本下，i-v特性线性图斜率越大者为优。
22.作为优化，所述宽带隙半导体包括cds、aln、sic、gan。
23.本发明具备以下有益效果：
24.1、该二维半导体材料的金属接触结构及其方法，通过采用在二维材料和电极之间增加一层缓冲层和对接触处的半导体二维材料进行重掺杂的方法，使二维半导体材料和金属电极之间欧姆接触简单，比接触电阻小。
25.2、该二维半导体材料的金属接触结构及其方法，通过i-v特性线性图对比，可以选择最优方案，能有效提高器件的性能。
附图说明
26.图1为本发明缓存层厚度变化实验i-v特性线性图。
27.图2为本发明掺杂浓度变化实验i-v特性线性图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例
30.一种二维半导体材料的金属接触结构，包括：衬底、金属电极、二维半导体材料；
31.衬底的上方形成金属插塞。
32.一种二维半导体材料的金属接触方法，步骤包括：
33.s1、在衬底上淀积一层介电层，介电层厚度不超过0.1毫米；
34.s2、在金属插塞处设置两个金属电极，两个金属电极保持平行；
35.s3、进一步在介电层上进行硫化处理，形成二维过渡族金属化合物薄膜；
36.s4、在介电层的硫化处理区域设置二维半导体材料，二维半导体材料占硫化处理区域的五分之四；
37.s5、利用kelvin方法测算比接触电阻，查看i-v特性的线性关系；
38.s6、在二维材料和电极之间增加一层缓冲层，不断变化缓冲层的厚度和面积，每变化一次重复s5；
39.s7、对接触处的半导体二维材料进行重掺杂，不断调节掺杂浓度，每变化一次重复s5；
40.通过采用在二维材料和电极之间增加一层缓冲层和对接触处的半导体二维材料进行重掺杂的方法，使二维半导体材料和金属电极之间欧姆接触简单，比接触电阻小
41.进一步的：
42.s8、对比i-v特性线性图，选择最优方案。
43.通过i-v特性线性图对比，可以选择最优方案，能有效提高器件的性能金属电极的外侧包裹一层石墨烯，减弱比接触电阻。
44.kelvin方法具体为通过扩散或离子注入的方式制备交叉电桥，形成一种四端结构，这种方法的精度很高。
45.对于许多宽带隙半导体的欧姆接触，由于技术上尚很不成熟，半导体的自补偿作用很严重，它们是所谓单极半导体，从外面掺入再多的杂质也难以改变其电阻率，更难以改变其型号，所以想要利用高掺杂来获得欧姆接触是很困难的；因此加上一层高掺杂(型号相同)的窄带隙半导体、构成一个异质结来实现欧姆接触。
46.相同成本下，i-v特性线性图斜率越大者为优。
47.实际使用时，需根据实施质量要求和生产预算进行综合考虑。
48.宽带隙半导体包括cds、aln、sic、gan。
49.缓存层实验：
50.实验1：缓冲层厚度0.1mm；
51.实验2：缓冲层厚度0.09mm；
52.实验3：缓冲层厚度0.06mm；
53.实验4：缓冲层厚度0.04mm；
54.节掺杂实验：
55.实验1：浓度15％；
56.实验2：浓度10％；
57.实验3：浓度6％；
58.实验4：浓度2％；
59.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种二维半导体材料的金属接触结构，其特征在于，包括：衬底、金属电极、二维半导体材料；所述衬底的上方形成金属插塞。2.一种二维半导体材料的金属接触方法，其特征在于，步骤包括：s1、在衬底上淀积一层介电层；s2、在金属插塞处设置金属电极；s3、进一步在介电层上进行硫化处理，形成二维过渡族金属化合物薄膜；s4、在介电层的硫化处理区域设置二维半导体材料；s5、利用kelvin方法测算比接触电阻，查看i-v特性的线性关系；s6、在二维材料和电极之间增加一层缓冲层，不断变化缓冲层的厚度和面积，每变化一次重复s5；s7、对接触处的半导体二维材料进行重掺杂，不断调节掺杂浓度，每变化一次重复s5；s8、对比i-v特性线性图，选择最优方案。3.根据权利要求2所述的一种二维半导体材料的金属接触方法，其特征在于：所述金属电极的外侧包裹一层石墨烯。4.根据权利要求2所述的一种二维半导体材料的金属接触方法，其特征在于：所述kelvin方法具体为通过扩散或离子注入的方式制备交叉电桥，形成一种四端结构。5.根据权利要求2所述的一种二维半导体材料的金属接触方法，其特征在于：所述对于宽带隙半导体，加上一层高掺杂的窄带隙半导体，构成一个异质结来实现欧姆接触。6.根据权利要求2所述的一种二维半导体材料的金属接触方法，其特征在于：所述相同成本下，i-v特性线性图斜率越大者为优。7.根据权利要求5所述的一种二维半导体材料的金属接触方法，其特征在于：所述宽带隙半导体包括cds、aln、sic、gan。

技术总结
本发明公开了一种二维半导体材料的金属接触方法，步骤包括：S1、在衬底上淀积一层介电层；S2、在金属插塞处设置金属电极；S3、进一步在介电层上进行硫化处理，形成二维过渡族金属化合物薄膜；S4、在介电层的硫化处理区域设置二维半导体材料；S5、利用Kelvin方法测算比接触电阻，查看I-V特性的线性关系；S6、在二维材料和电极之间增加一层缓冲层，不断变化缓冲层的厚度和面积，每变化一次重复S5。该二维半导体材料的金属接触结构及其方法，通过采用在二维材料和电极之间增加一层缓冲层和对接触处的半导体二维材料进行重掺杂的方法，使二维半导体材料和金属电极之间欧姆接触简单，比接触电阻小。电阻小。电阻小。


技术研发人员：王伟伟
受保护的技术使用者：徐州工程学院
技术研发日：2022.01.12
技术公布日：2022/4/15