CN109037319A - 基于准范德华接触结构的二维半导体器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种基于准范德华接触结构的二维半导体器件及其制备方法，器件的接触电极由石墨烯纳米片和金属垂直堆叠组成，金属被蒸镀在石墨烯纳米片上。该二维半导体器件，由于包含了石墨烯/金属准范德华接触结构，使得器件的一种载流子的肖特基势垒明显降低，另一种载流子的热辅助场发射激活能也表现出明显的降低，从而大大地提升了该半导体器件的性能。再者，使用六方氮化硼作为衬底时，基于该石墨烯/金属准范德华接触结构的器件表现出对衬底效应的免疫性。同时还公开了该接触结构的制备方法，通过对基于该制备方法获得的半导体器件进行性能的验证，证明了该制备方法的有效性，并且制备获得的半导体器件的性能也大大的提升。
Description
技术领域
本发明实施例涉及无机半导体纳米材料技术领域，尤其涉及一种基于准范德华接触结构的二维半导体器件及其制备方法。
背景技术
范德华半导体材料具有原子薄层的厚度、表面无悬挂键、优异的电学和光电特性、带隙随层数可调等优点，被认为是最有前途的新一代电子器件和光电器件的沟道材料之一。
考虑到对超薄的材料进行可控掺杂的困难性，具有双极型导电性能的范德华半导体材料，如二碲化钼和二硒化钨，在单片上形成互补逻辑器件表现出巨大的潜力。然而，器件的双极型特性总是强烈地依赖于金属接触、衬底和材料厚度，表现出n端或p端主导的导电行为，从而了失去双极传输特性的优势。
肖特基势垒指载流子从金属注入沟道所必须克服的一种能量势垒，它对范德华半导体器件所显示的电学性质起着至关重要的作用。因此，人们努力探索范德华半导体/金属界面的物理性质，实现肖特基势垒高度降低的高质量接触。由于缺乏可行的掺杂方法，达到肖特基-莫特规则的极限是主要策略。尽管范德华半导体表面无悬挂键，但由于范德华半导体所沉积金属的缺陷和晶体结构的破坏，金属诱导间隙态引起的强烈的费米能级钉扎效应仍然存在。
到目前为止，人们已经提出了许多解决办法来消除费米能级钉扎效应。用石墨烯代替金属作为电极接触是一种常用的方法，因为石墨烯具有极高的载流子迁移率和优异的机械性能，并且由于石墨烯费米能级的可调性和界面的范德华性质，使得范德华半导体/石墨烯系统具有很强的功函数可调性。然而，只有通过改变栅极电压才能实现较小的肖特基势垒，这限制了石墨烯接触电极的实际应用。
在最近的一项工作中，预沉积的金属薄膜被转移到二硫化钼纳米片上，来消除直接蒸镀金属电极造成的破坏。结合聚甲基丙烯酸甲酯(简称PMMA)作为介电环境，通过改变接触金属的类型，在二硫化钼上实现接近肖特基-莫特极限，但是由于PMMA的使用，在制造过程中不能使用标准的光刻方法，这严重增加了工艺的复杂度。
发明内容
本发明实施例提供一种基于准范德华接触结构的二维半导体器件及其制备方法，用以控制二维半导体器件的载流子注入势垒，进而提高器件的性能。
本发明实施例提供一种基于石墨烯/金属准范德华接触结构的半导体器件，包括：
所述半导体器件的接触电极由石墨烯纳米片和金属垂直堆叠而成，所述金属垂直蒸镀在所述石墨烯上。
本发明实施例提供一种制备基于准范德华接触结构的二维半导体器件的方法，其特征在于，包括：
S1，按照从下到上的顺序依次堆叠六方氮化硼纳米片、二碲化钼纳米片或二硒化钨纳米片、石墨烯纳米片和所述金属；
S2，所述六方氮化硼纳米片、所述二碲化钼纳米片或所述二硒化钨纳米片、所述石墨烯纳米片和所述金属必须有垂直重叠的区域，获得所述二维半导体器件的石墨烯/金属准范德华接触电极。
本发明实施例提供一种准范德华接触结构及其制备方法，基于该接触结构的半导体器件，其一种载流子的肖特基势垒明显的降低，另一种载流子的热辅助场发射激活能也表现出明显的降低，从而大大的提升了该半导体器件的性能。再者，通过使用六方氮化硼作为衬底与二氧化硅/硅衬底对比发现，基于该石墨烯/金属准范德华接触结构的器件表现出对衬底效应的免疫性。同时还公开了该接触结构的制备方法，通过对该制备方法获得的半导体器件进行性能的验证，证明了该制备方法的有效性，并且制备获得的半导体器件的性能也大大的提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种基于金属接触、石墨烯接触、石墨烯/金属准范德华接触的二维半导体器件的结构示意图；
图2为本发明还提供一种基于准范德华接触结构的二维半导体器件的制备方法的流程图；
图3为本发明实施例一种蒸镀金属为铬、沟道材料为二碲化钼，衬底为二氧化硅/硅时的二维半导体器件的光学显微镜图；
图4为本发明实施例图3器件中单独的二碲化钼的拉曼光谱；
图5为本发明实施例图3器件中单独石墨烯的拉曼光谱；
图6为基于同一个二碲化钼纳米片作为沟道材料时三种接触类型的器件在平带状态时的电子肖特基势垒图；
图7为基于同一个二碲化钼纳米片作为沟道材料时三种接触类型的器件在平带状态时的空穴热辅助场发射激活能图；
图8为基于同一个二碲化钼纳米片作为沟道材料时三种接触类型的器件在栅压为80伏特的条件下的输出特性曲线图；
图9为以六方氮化硼为衬底、蒸镀金属为钯、沟道材料为二碲化钼的基于三种接触结构的范德华半导体器件光学显微镜图；
图10为接触电极为钯时，衬底为六方氮化硼纳米片的器件与衬底为二氧化硅/硅的器件的电流密度差值图；
图11为接触电极为石墨烯/钯准范德华接触时、衬底为六方氮化硼的器件与衬底为二氧化硅/硅的器件的电流密度差值图；
图12为四种器件的空穴肖特基势垒和电子热辅助场发射激活能分布图；
图13为以六方氮化硼为衬底、二硒化钨为沟道材料的基于三种接触结构的器件中单独二硒化钨的拉曼光谱图；
图14为分别基于金属铬接触、石墨烯接触和石墨烯/铬准范德华接触的器件的转移特性曲线图；
图15为以二硒化钨为沟道材料的器件电子的肖特基势垒图；
图16表示三种接触下以二硒化钨为沟道材料的器件的输出特性曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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作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。
现有技术中，将范德华材料缓冲层插入到金属和二维沟道材料之间是另外一种有前途的策略，其中范德华特征可以保持在沟道材料和缓冲层的界面上。例如，研究表明，插入六方氮化硼缓冲层可以增强电子隧道效应，从而能够与二硫化钼形成高质量的n型接触。但是，由于六方氮化硼的绝缘特性，六方氮化硼与金属混合接触的能带对准不能被电场调控，只能由接触的金属来决定。
本发明实施例考虑到利用石墨烯作为缓冲层可能是一个更好的选择，因为它结合了范德华界面的优点和石墨烯自身的强烈的功函数可调谐性，在本发明中这种石墨烯与金属混合接触被命名为准范德华接触。本发明实施例提供了一种基于准范德华接触结构的二维半导体器件，该器件包括：
所述半导体器件的接触电极由石墨烯纳米片和金属垂直堆叠而成，所述金属垂直蒸镀在所述石墨烯上。这种准范德华接触结构的特点为：将石墨烯接触的优点(功函数的可调谐性)和金属接触(很高的态密度)的优点相结合。
本发明实施例中提供的范德华半导体器件均包含石墨烯/金属准范德华接触结构，具体在该器件中的结构为：范德华半导体器件的接触电极由石墨烯纳米片和金属电极垂直堆叠而成，金属电极垂直蒸镀在石墨烯纳米片上。
图1为本发明实施例一种基于金属接触、石墨烯接触、石墨烯/金属准范德华接触的二维半导体器件的结构示意图，如图1所示：按照从左到右的顺序，左边的源极与漏极表示金属接触结构，中间的源极与漏极表示石墨烯接触结构，最右边的源极与漏极表示石墨烯/金属准范德华接触，二碲化钼或者二硒化钨作为该器件的横向导电沟道。图1下部分是金属/石墨烯/双极型范德华材料部分的内部原子结构示意图。由于石墨烯/金属准范德华接触不仅具有金属接触电极的高的态密度的优势，使得位于金属之下的石墨烯被完全金属化，与其杂化形成一个混合结构。而且还拥有石墨烯接触电极的准范德华界面的优势，使得石墨烯/金属混合接触(即准范德华接触)的功函数和石墨烯一样具有可调谐性，所以这种结构表现出了明显的费米能级解钉扎效应。
并且，这种石墨烯/金属准范德华接触结构可以使包含该结构的器件中的载流子的肖特基势垒明显的降低，另一种载流子的热辅助场发射激活能也表现出明显的降低。从而大大的提升了该半导体器件的性能。
为了更好的验证石墨烯/金属准范德华接触结构与其它接触结构的性能优势，需要获得包括该石墨烯/金属准范德华接触结构的范德华半导体器件，因此，在上述实施例的基础上，优选地，还包括：所述半导体器件的横向导电沟道由二碲化钼或二硒化钨制成。
基于石墨烯/金属准范德华接触结构的二碲化钼或二硒化钨器件，与基于金属接触和石墨烯接触的二碲化钼或二硒化钨器件被一起制备在同一片二碲化钼或二硒化钨纳米片层上，二碲化钼或二硒化钨可以作为该范德华半导体器件的横向导电沟道。
在上述实施例的基础上，优选地，还包括：所述半导体器件的衬底由六方氮化硼或二氧化硅/硅制成。
而且当器件被制备在六方氮化硼纳米片上时，石墨烯/金属准范德华接触的器件的载流子注入性能与金属接触的器件相比，电流和载流子注入势垒(包括肖特基势垒和热辅助场发射激活能)变化都很小，说明这种结构对来自于衬底的影响不敏感，表现出免疫性。
在上述实施例的基础上，优选地，所述金属为：铬或钯。
也就是说石墨烯/金属准范德华接触的器件具体包括：石墨烯/铬准范德华接触和石墨烯/钯准范德华接触。
图2为本发明还提供一种基于准范德华接触结构的二维半导体器件的制备方法的流程图，如图2所示，该器件的制备方法包括：
S1，按照从下到上的顺序依次堆叠六方氮化硼纳米片、二碲化钼纳米片或二硒化钨纳米片、石墨烯纳米片和所述金属；
S2，所述六方氮化硼纳米片、所述二碲化钼纳米片或所述二硒化钨纳米片、所述石墨烯纳米片和所述金属必须有垂直重叠的区域，获得所述范德华半导体器件的接触电极。
首先获得六方氮化硼纳米片、二碲化钼纳米片或二硒化钨纳米片、石墨烯纳米片和金属之后，在光学显微镜的帮助下，将二碲化钼纳米片或二硒化钨纳米片转移到六方氮化硼纳米片上，将石墨烯条纹阵列转移在二碲化钼纳米片或二硒化钨纳米片上，并将金属垂直蒸镀在石墨烯纳米片上。
由于前面是堆叠的操作，所以这里必然会有六方氮化硼纳米片、二碲化钼纳米片或二硒化钨纳米片、石墨烯纳米片和金属垂直重叠的区域，在进行蒸镀时，应该蒸镀在该垂直重叠的区域，蒸镀完成之后，就获得了该范德华半导体器件的准范德华接触电极。
在上述实施例的基础上，优选地，前面用到的石墨烯条纹阵列的获取方式如下：
对石墨烯纳米片均匀旋涂PMMA，并使用标准电子束对石墨烯纳米片曝光；
通过反应离子刻蚀技术获取石墨烯条纹阵列；
对石墨烯条纹阵列均匀旋涂PMMA，并浸没在氢氧化钾溶液中刻蚀，获得悬浮于氢氧化钾表面的PMMA薄膜；
将具有石墨烯条纹阵列的PMMA薄膜用等离子水清洗，去除残留的氢氧化钾溶液并放入氮气柜晾干。在上述实施例的基础上，优选地，所述六方氮化硼纳米片使用透明胶带通过微机械剥离技术剥离六方氮化硼块体材料获得；所述二碲化钼纳米片使用透明胶带通过微机械剥离技术剥离二碲化钼块体材料获得；所述二硒化钨纳米片使用透明胶带通过微机械剥离技术剥离二硒化钨块体材料获得；所述石墨烯纳米片使用透明胶带通过微机械剥离技术剥离石墨烯块体材料获得。
优选地，该范德华半导体器件还包括源极和漏极，源极和漏极均与该范德华半导体器件的接触电极连接，该源极和漏极均为金属电极，该金属电极的制备方式如下：
通过标准电子束曝光和金属热蒸镀获得，所述金属沉积的顺序为：5-10纳米厚的铬和50-60纳米厚的金，或5-10纳米厚的钯和50-60纳米厚的金。
为了更好的研究包含石墨烯/金属准范德华接触结构的范德华半导体器件的性能，以下面的一种范德华半导体器件为例进行说明，该范德华半导体器件包括石墨烯/铬准范德华接触结构，也就是说该范德华半导体器件的接触电极是由石墨烯和铬垂直堆叠而成，该范德华半导体器件的横向导电沟道材料为二碲化钼纳米片。，该半导体器件的衬底为六方氮化硼纳米片。该半导体器件的制备方法如下：
(1)石墨烯纳米片、二碲化钼纳米片均通过透明胶带微机械剥离相应的块体材料制备得到。石墨烯纳米片先采用反应离子刻蚀技术刻蚀获得间隔相同的条纹阵列，并在该条纹阵列均匀旋涂PMMA后浸没在氢氧化钾溶液中刻蚀，最终形成带有石墨烯条纹阵列的PMMA薄膜。多层的二碲化钼纳米片放在带有300纳米厚二氧化硅的硅基底上。
(2)在光学显微镜的帮助下，将相邻的两个石墨烯条纹纳米片放在二碲化钼纳米片上，最后在石墨烯条纹纳米片上蒸镀上铬，蒸镀时，二碲化钼纳米片、石墨烯纳米片和铬有完全垂直重叠的区域。
该范德华半导体器件的结构顺序从下到上依次为：二碲化钼纳米片、石墨烯纳米片和金属铬。
(3)得到的石墨烯/金属准范德华接触器件中，金属电极通过标准的电子束曝光和金属热蒸镀制得。金属沉积顺序为5-10纳米厚的铬和50-60纳米厚的金。
下面对得到的石墨烯/金属准范德华接触的半导体器件的性能进行验证。
图3为本发明实施例一种蒸镀金属为铬、沟道材料为二碲化钼，衬底为二氧化硅/硅时的范德二维华半导体器件的光学显微镜图，图4为本发明实施例图3器件中单独的二碲化钼的拉曼光谱；图5为本发明实施例图3器件中单独石墨烯的拉曼光谱，图6为基于同一个二碲化钼纳米片作为沟道材料时三种接触类型的器件在平带状态时的电子肖特基势垒图，从图6中可以看出，基于石墨烯/铬准范德华接触结构的器件平带状态时肖特基势垒最小，约为28.3毫电子伏特。
图7为基于同一个二碲化钼纳米片作为沟道材料时三种接触类型的器件在平带状态时的空穴热辅助场发射激活能图，从图7中可以看出，基于石墨烯/铬准范德华接触结构的器件平带状态时热辅助场发射激活能最小，约为62.6毫电子伏特，说明石墨烯/铬准范德华接触的存在极大地减少了金属与沟道材料界面处的金属诱导间隙态，费米能级钉扎效应被极大地削弱了。
图8为基于同一个二碲化钼纳米片作为沟道材料时三种接触类型的器件在栅压为80伏特的条件下的输出特性曲线图，从图8中可以看出，基于石墨烯/铬准范德华接触的器件输出特性曲线线性更好，接触质量更好。
本发明实施例还提供另一种范德华半导体器件，该范德华半导体器件包括石墨烯/钯准范德华接触结构，也就是说该范德华半导体器件的接触电极是由石墨烯和钯垂直堆叠而成，该范德华半导体器件的横向导电材料为二碲化钼，并且，该范德华半导体器件的衬底为六方氮化硼纳米片。
本发明实施例还公开了制备石墨烯/钯准范德华接触的半导体器件的方法，该半导体器件的制备方法如下：
(1)六方氮化硼纳米片、石墨烯纳米片、二碲化钼纳米片均使用透明胶带微机械剥离相应的块体材料制备得到。少层的石墨烯纳米片先采用反应离子刻蚀技术刻蚀获得间隔相同的条纹阵列。多层的六方氮化硼纳米片转移到带有300纳米后二氧化硅的硅基底上，变成了新的基底；单层的二碲化钼纳米片放在均匀厚度的PPC薄膜上，少层的石墨烯阵列放在均匀厚度的PMMA薄膜上。
(2)在光学显微镜的帮助下，将二碲化钼纳米片放在六方氮化硼纳米片上，再将相邻的两个石墨烯条纹纳米片放在二碲化钼纳米片上，最后在石墨烯条纹纳米片上蒸镀上钯，得到石墨烯/钯准范德华接触的二碲化钼器件。
器件的结构顺序从下到上依次为：六方氮化硼纳米片，二碲化钼纳米片、石墨烯纳米片和钯。
堆叠要求：六方氮化硼纳米片，二碲化钼纳米片、石墨烯纳米片和钯有完全垂直重叠的区域。
(3)得到的石墨烯/钯准范德华接触器件中，金属电极通过标准的电子束曝光和金属热蒸镀制得。金属沉积顺序为5-10纳米厚的钯和50-60纳米厚的金。
下面对制备获得的石墨烯/钯准范德华接触的半导体器件的性能进行测试：
图9为以六方氮化硼为衬底、蒸镀金属为钯、沟道材料为二碲化钼的基于三种接触结构的范德华半导体器件光学显微镜图；图10为接触电极为钯时，衬底为六方氮化硼纳米片的器件与衬底为二氧化硅/硅的器件的电流密度差值图；图11为接触电极为石墨烯/钯准范德华接触时、衬底为六方氮化硼的器件与衬底为二氧化硅/硅的器件的电流密度差值图；图12为四种器件的空穴肖特基势垒和电子热辅助场发射激活能分布图。
从图10和图11中可以看出，基于二氧化硅/硅衬底和基于六方氮化硼衬底的石墨烯/钯准范德华接触的器件电流密度的变化趋势图，基于石墨烯/钯接触与钯接触的基于两种衬底的器件相比完全相反。
从图12中可以看出，与钯接触的器件相比，石墨烯/钯准范德华接触的器件被制备在六方氮化硼衬底上时，空穴的肖特基势垒和电子的热辅助场发射激活能变化很小，表明了石墨烯/钯接触的存在使得衬底效应几乎对器件的性能不产生影响。
本发明还公开又一种石墨烯/铬准范德华接触器件的制备方法，该石墨烯/铬准范德华接触器件的接触电极有石墨烯和铬垂直堆叠而成，该半导体器件的横向导电沟道为二硒化钨，该半导体器件的衬底为六方氮化硼纳米片。该半导体器件的制备方法如下：
(1)六方氮化硼纳米片、石墨烯纳米片、二硒化钨纳米片均使用透明胶带通过微机械剥离技术剥离相应的块体材料制备得到。
少层的石墨烯纳米片先采用反应离子刻蚀技术刻蚀获得间隔相同的条纹阵列。
多层的六方氮化硼纳米片转移在带有300纳米后二氧化硅的硅基底上，变成了新的基底；
少层的二硒化钨纳米片放在均匀厚度的PPC薄膜上，少层的石墨烯阵列放在均匀厚度的PMMA薄膜上。
(2)在光学显微镜的帮助下，将二硒化钨纳米片放在六方氮化硼纳米片上，再将相邻的两个石墨烯条纹纳米片放在二硒化钨纳米片上，最后在石墨烯条纹纳米片上蒸镀上铬，得到石墨烯/铬准范德华接触的二硒化钨器件。器件的结构顺序从下到上依次为：六方氮化硼纳米片，二硒化钨纳米片、石墨烯纳米片和金属。堆叠要求：六方氮化硼纳米片，二硒化钨纳米片、石墨烯纳米片和金属有完全垂直重叠的区域。
(3)得到的石墨烯/金属准范德华接触器件中，金属电极通过标准的电子束曝光和金属热蒸镀制得。金属沉积顺序为5-10纳米厚的钯和50-60纳米厚的金。
下面对该半导体器件的性能进行测试。
图13为以六方氮化硼为衬底、二硒化钨为沟道材料的基于三种接触结构的器件中单独二硒化钨的拉曼光谱图；图14为分别基于金属铬接触、石墨烯接触和石墨烯/铬准范德华接触的器件的转移特性曲线图，可以看出基于石墨烯/铬准范德华接触的器件空穴端电流密度表现出明显的提高；图15为以二硒化钨为沟道材料的器件电子的肖特基势垒图，图16三种接触下以二硒化钨为沟道材料的器件的输出特性曲线图，其中，基于石墨烯/铬准范德华接触的器件肖特基势垒更小，约为58毫电子伏特。
综上，本发明公开了一种准范德华接触结构和该结构的制备方法，基于该结构的半导体器件的一种载流子的肖特基势垒明显的降低，另一种载流子的热辅助场发射激活能也表现出明显的降低，从而大大地提升了该半导体器件的性能。
同时还公开了该接触结构的制备方法，通过基于该制备方法获得的半导体器件进行性能的验证，证明了该制备方法的有效性，并且制备获得的半导体器件的性能也大大的提升。最后应说明的是：本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所述技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各材料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种基于准范德华接触结构的二维半导体器件，其特征在于，包括：所述半导体器件的接触电极为准范德华接触结构，所述准范德华接触结构由石墨烯纳米片和金属垂直堆叠组成，所述金属被垂直蒸镀在所述石墨烯纳米片上。
2.根据权利要求1所述半导体器件，其特征在于，所述半导体器件的横向导电沟道指二碲化钼纳米片或二硒化钨纳米片。
3.根据权利要求1所述半导体器件，其特征在于，所述半导体器件的衬底指二氧化硅/硅或六方氮化硼纳米片。
4.根据权利要求1所述半导体器件，其特征在于，所述金属为：铬或钯。
5.一种制备如权利要求1-4任一所述基于准范德华接触结构的二维半导体器件的方法，其特征在于，包括：
S1，按照从下到上的顺序依次堆叠六方氮化硼纳米片、二碲化钼纳米片或二硒化钨纳米片、石墨烯纳米片和所述金属；
S2，所述六方氮化硼纳米片、所述二碲化钼纳米片或所述二硒化钨纳米片、所述石墨烯纳米片和所述金属必须有垂直重叠的区域，获得所述半导体器件的准范德华接触电极。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，还包括：
S3，将所述范德华半导体器件的准范德华接触电极指所述范德华半导体器件的源极和所述范德华半导体器件的漏极。
7.根据权利要求5所述方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
将所述二碲化钼纳米片或所述二硒化钨纳米片转移到所述六方氮化硼纳米片上；
将石墨烯条纹阵列转移到所述二碲化钼纳米片或所述二硒化钨纳米上，所述石墨烯条纹阵列通过所述石墨烯纳米片刻蚀获得；
将所述金属蒸镀在所述石墨烯纳米片上。
8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述石墨烯条纹阵列通过如下方式获得：
对所述石墨烯纳米片均匀旋涂PMMA，并使用标准电子束对所述石墨烯纳米片曝光；
通过反应离子刻蚀技术对所述石墨烯纳米片进行刻蚀，获得石墨烯条纹阵列；
对所述石墨烯条纹阵列均匀旋涂PMMA，并浸没在氢氧化钾溶液中，获得带有石墨烯条纹阵列的PMMA薄膜；
将具有石墨烯条纹阵列的PMMA薄膜用等离子水清洗，去除残留的氢氧化钾溶液并放入氮气柜晾干。
9.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述六方氮化硼纳米片使用透明胶带通过微机械剥离技术六方氮化硼块体材料获得；
所述二碲化钼纳米片使用透明胶带通过微机械剥离技术二碲化钼块体材料获得；
所述二硒化钨纳米片使用透明胶带通过微机械剥离技术二硒化钨块体材料获得；
所述石墨烯纳米片使用透明胶带通过微机械剥离技术石墨烯块体材料获得。
10.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述范德华半导体器件的源极和所述范德华半导体器件的漏极均通过如下方式获得：
通过标准电子束曝光和金属热蒸镀获得，所述金属沉积的顺序为：5-10纳米厚的铬和50-60纳米厚的金，或5-10纳米厚的钯和50-60纳米厚的金。
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