CN109244132B - 基于磁致压电势的晶体管和磁传感器 - Google Patents
基于磁致压电势的晶体管和磁传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109244132B CN109244132B CN201711377620.7A CN201711377620A CN109244132B CN 109244132 B CN109244132 B CN 109244132B CN 201711377620 A CN201711377620 A CN 201711377620A CN 109244132 B CN109244132 B CN 109244132B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transistor
- layer
- piezoelectric
- substrate
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ROUIDRHELGULJS-UHFFFAOYSA-N bis(selanylidene)tungsten Chemical compound [Se]=[W]=[Se] ROUIDRHELGULJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005300 metallic glass Substances 0.000 claims description 3
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 claims description 3
- ZBSCCQXBYNSKPV-UHFFFAOYSA-N oxolead;oxomagnesium;2,4,5-trioxa-1$l^{5},3$l^{5}-diniobabicyclo[1.1.1]pentane 1,3-dioxide Chemical compound [Mg]=O.[Pb]=O.[Pb]=O.[Pb]=O.O1[Nb]2(=O)O[Nb]1(=O)O2 ZBSCCQXBYNSKPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QUSDAWOKRKHBIV-UHFFFAOYSA-N dysprosium iron terbium Chemical group [Fe].[Tb].[Dy] QUSDAWOKRKHBIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 8
- 238000013329 compounding Methods 0.000 abstract description 2
- 229910001329 Terfenol-D Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 4
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003090 WSe2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/78391—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate the gate comprising a layer which is used for its ferroelectric properties
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/095—Magnetoresistive devices extraordinary magnetoresistance sensors
Abstract
本发明提供一种基于磁致压电势晶体管，包括基底和设置在所述基底上的铁电晶体管，其中，所述基底由磁致伸缩材料构成，所述铁电晶体管中包括压电层。本发明的晶体管主要由三种不同功能材料磁致伸缩层基底材料、压电层材料和半导体层材料复合构成，并且垂直堆垛而成。本发明的基于磁致压电势晶体管还可以作为磁传感器。当该传感器置于磁场中，磁致伸缩材料产生应变并传给铁电晶体管中的压电材料，使压电材料产生压电势；该压电势可以作为栅电压，调节半导体内载流子浓度，使半导体内电阻发生变化，如果在半导体的源漏两端加电压，会使电流在施加磁场后发生变化。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种基于磁致压电势的晶体管，以及应用该晶体管的磁传感器。
背景技术
磁传感器是一种把磁场、电流、应力应变、温度、光等外界因素引起的敏感元件磁性能变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件，在现代电子、国防等领域有着巨大的应用需求，一艘航天飞船需要的磁传感器可达一千多个，全球每年的磁传感器需求以数十亿计。现在商用的磁传感器按照技术进步的发展，主要分为四大类：霍尔效应(Hall Effect)传感器、各向异性磁阻(AMR)传感器、巨磁阻(GMR)传感器和隧道磁阻(TMR)传感器。霍尔传感器是基于霍尔效应制备的，霍尔效应主要是材料中运动的带电粒子在磁场中受到洛仑兹力作用引起偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，通过测量该电场的大小从而推测磁场强度。各向异性磁阻(AMR)传感器是基于磁阻效应制备的。磁阻效应是指某些金属或半导体在遇到外加磁场时，其电阻值会随着外加磁场的大小发生变化，通过探测阻值变化进而推测待测磁场大小。巨磁阻(GMR)传感器基于巨磁阻效应制成的。巨磁阻效应发生在层状的磁性薄膜结中，主要利用磁场调节载流子与自旋有关的散射，进而调节材料电阻，这种磁阻的变化要明显大于普通的磁阻效应，而且低温下更加明显。隧道磁阻(TMR)传感器发生在磁隧穿结中，其工作原理与巨磁阻效应类似，利用磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应对磁场进行感应，比之前所发现的AMR和GMR传感器有更大的磁阻变化率。然而基于单相材料的磁传感器往往灵敏度不是很高，一般需要放大器，价格昂贵。因此，开发复合材料集成的磁传感器有着重要意义，它可起到与现有磁传感器互补的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用磁致伸缩材料作为基底在磁场作用下为铁电晶体管的压电层提供压电势的晶体管和磁传感器。
为了实现上述目的，本发明提供一种基于磁致压电势晶体管，包括基底和设置在所述基底上的铁电晶体管，其中，所述基底由磁致伸缩材料构成；所述铁电晶体管中包括压电层。
所述铁电晶体管包括层叠设置的下列各层：设置在所述基底上的下电极层、压电层、上电极层、绝缘层和半导体层，以及设置在所述半导体层上的源极和漏极。
所述铁电晶体管包括层叠设置的下列各层：设置在所述基底上的下电极层、压电层、绝缘层和半导体层，以及设置在所述半导体层上的源极漏极。
所述铁电晶体管包括层叠设置的下列各层：设置在所述基底上的下电极层、压电层和半导体层，以及设置在所述半导体层上的源极和漏极。
所述半导体层的材料为氮化镓或硅的薄膜或块体；
或者，所述半导体层的材料为单层分子层二维半导体材料，或者少于100层分子层的二维半导体材料。
所述二维半导体材料包括二硫化钼、二硒化钨或石墨烯。
所述压电层的材料为石英、锆钛酸铅、钛酸钡或铌镁酸铅。
所述基底的材料是铽镝铁(Terfenol-D)、镍膜或金属玻璃。
相应的，本发明还提供一种磁传感器，包括上述任一项中所述的基于磁致压电势晶体管。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明了的基于磁致压电势晶体管和磁传感器，由三种不同功能材料磁致伸缩层基底材料、压电层材料和半导体层材料复合构成，并且垂直堆垛而成。当该传感器置于磁场中，磁致伸缩材料产生应变；该应变会传给压电材料，使压电材料产生压电势；这个压电势可以作为栅电压，调节半导体内载流子浓度，使半导体内电阻发生变化，如果在半导体的源漏两端加电压，会使电流在施加磁场后发生变化。
基于磁致压电势晶体管可以和现有半导体工艺结合，便于大规模生产，很好地解决了现有的磁传感器的制作工艺复杂、需外加放大器、温度稳定相差、探测范围小等技术难题。
这种基于磁致压电势晶体管可以用作磁传感器、磁开关等领域，作为新型传感器具有制备简单，可重复强，可大规模生产，成本低廉，灵敏度高等优点。因此，这种基于磁致压电势晶体管的磁传感器在电子、航天和军工等领域可能有重要应用。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明基于磁致压电势晶体管的结构示意图；
图2为本发明基于磁致压电势晶体管中铁电晶体管的一种结构示意图；
图3和图4为基于磁致压电势晶体管的工作原理示意图；
图5和图6为本发明基于磁致压电势晶体管中铁电晶体管的另外两种结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”是指示图中的方向。
本发明提供的基于磁致压电势晶体管，典型结构参见图1，包括基底1和设置在基底1上的铁电晶体管2，其中，基底1由磁致伸缩材料构成。铁电晶体管2中包括压电层，在磁场作用下磁致伸缩的基底产生应变，使压电层产生压电势，调节铁电晶体管的源漏电流。铁电晶体管的结构可以有多种，图2是一种铁电晶体管的具体结构，包括层叠设置的下列各层：设置在基底1上的下电极层211、压电层212、上电极层213、绝缘层214和半导体层215，以及设置在半导体层上的源极216和漏极217。
基底1的磁致伸缩材料可以是铽镝铁(Terfenol-D)、镍膜或金属玻璃等，优选采用Terfenol-D作为基底。
压电层212的材料为压电材料，可以是石英、锆钛酸铅(PZT)、钛酸钡或铌镁酸铅(PMNPT)等，优选PMNPT等铁电材料。上电极层213和下电极层211是压电材料的上下电极，在压电层212材料的上下端，用来施加极化电压极化压电层212。压电层212的厚度可以控制在200-300纳米,实际厚度也不局限于此。
上电极层213和下电极层211可以是导电金属材料，例如金、银等导体薄膜材料。
绝缘层214采用绝缘材料，用来做铁电晶体管的绝缘层，可以是二氧化硅、氧化铪、三氧化二铝等，优选采用二氧化硅、氧化铪等。绝缘层214的厚度可以在10-100纳米。
源极216和漏极217是晶体管的源漏电极，优选铬(10纳米左右)/金(50纳米左右)。
半导体层215采用半导体材料，可以是薄膜材料或者块体半导体材料，例如可以是氮化镓(GaN)氮化镓或硅的薄膜或块体、二维半导体薄片如二硫化钼(MoS2)、二硒化钨(WSe2)等，也可以是二维石墨烯薄片，优选二维二硫化钼薄片等二维半导体材料，可以是单层分子层的二维半导体材料，也可以是100层以下分子层的二维半导体材料。
以压电层212的材料为PMNPT、半导体层215的材料为二维二硫化钼薄片、基底1采用Terfenol-D为例，结合图2说明基于磁致伸缩压电势的晶体管的工作原理。
压电层212采用的PMNPT是铁电材料，需要在上下电极加电压进行极化。图3a是PMNPT上极化(上电极加负电压)以后示意图。压电层212PMNPT上极化后，内部偶极子向上排列。当对器件施加磁场时，下层的磁致伸缩材料的基底1产生应变，该应变传给压电层212(PMNPT)以后，导致PMNPT中向上排列的偶极子变少，进而导致上层半导体层215内载流子数量减少(图3b)，随着磁场增强晶体管内源流电流Ids降低(图3c)。当压电层212PMNPT下极化时(上电极加正电压)，内部偶极子向下排列(图4a)，当施加磁场时，PMNPT中向下排列的偶极子变少(图4b)，导致半导体层215内载流子数量增多，随着磁场增强晶体管源漏电流Ids增大(图4c)。
根据基于磁致伸缩压电势的晶体管的工作原理，本发明提供的晶体管可以实现将磁信号转化为电信号的目的，可以作为磁传感器应用在磁场探测和传感。
本发明的基于磁致伸缩压电势的晶体管的结构是将在压电材料PMNPT基础上制备的铁电晶体管器件和磁致伸缩材料Terfenol-D复合到一起，可以用环氧树脂等胶水将二者粘合到一起。另外，也可以直接在制备好的磁致伸缩材料的基底上依次生长压电材料的电极(下电极层)、压电层和半导体层等各材料层。
铁电晶体管2的结构除图2所示的结构外，还可以有其他结构。如图5所示，包括层叠设置的下列各层：设置在基底1上的下电极层221、压电层222、绝缘层224和半导体层225，以及设置在半导体层225上的源极226和漏极227。
下电极层221是压电层222的下电极，用作铁电晶体管的栅电极，下电极层221可以是导电金属薄膜或其他导电材料，例如重掺杂硅，钌酸锶(SRO)等。铁电晶体管各层的材料、厚度等可以与图2中铁电晶体管的相同，在这里不再重复。
图5结构的压电层222的材料可以选择PZT等铁电薄膜，在钛酸锶(STO)衬底上生长导电的钌酸锶(SRO)作为PZT的下电极层。然后在SRO上生长PZT薄膜，压电层222的厚度可以控制在200-300纳米左右，进而生长绝缘层SiO2，厚度数十纳米左右。然后转移或者生长半导体层的二维半导体材料MoS2，在通过电子束光刻确定源漏电极位置，并镀铬/金作为源漏电极226和227。最后将制备的铁电晶体管和磁致伸缩材料铽镝铁(Terfenol-D)的基底复合到一起，可以用环氧树脂等胶水将二者粘合到一起。也可以直接在制备好的磁致伸缩材料基底1上依次直接生长铁电晶体管的下电极层、压电层，绝缘层和半导体层等。
图5结构晶体管的压电层222材料极化方法和图2晶体管的不同，此结构导电层材料(SRO)-压电层材料和绝缘层-半导体层，构成一个晶体管。SRO为栅电极，压电材料(PZT)和绝缘层(SiO2)为介电层。极化压电层材料通过在压电材料下的栅电极(SRO)和半导体源漏电极施加正负栅压实现压电层材料的上极化和下极化。当在栅和源漏之间加正电压时(栅接正)，PZT内偶极子向上排列。当对器件施加磁场时，下层的磁致伸缩基底1材料产生应变，该应变传给PZT以后，导致PZT中向上排列的偶极子变少。进而导致半导体内载流子数量减少，晶体管内源漏电流降低。在栅和源漏之间加负电压时(栅接负)，PZT内部偶极子向下排列。当施加磁场时，PZT中向下排列的偶极子变少，导致半导体内载流子数量增多，晶体管源漏电流增大。晶体管的工作实现了将磁信号转化为电信号。
图6为本发明采用的铁电晶体管另一种结构，包括层叠设置的下列各层：设置在基底1上的下电极层231、压电层232和半导体层235，以及设置在半导体层235上的源极236和漏极237。铁电晶体管各层的材料、厚度等可以与图2和图5中铁电晶体管的相同，在这里不再重复。
与图5中铁电晶体管相比，在压电层232材料和半导体层235材料之间没有设置绝缘层，可以保证压电层材料更好的直接调制半导体内载流子。只要选择两种不互相扩散元素的材料，例如在PZT等铁电薄膜上直接转移MoS2、WSe2等二维半导体。
图6结构的基于磁致伸缩压电势的晶体管的工作原理与图5结构的晶体管类似，压电层材料极化方法和图5结构的晶体管相同。此结构金属电极(如SRO)-压电层材料-半导体层材料，构成一个铁电晶体管。下电极SRO为栅电极，压电层材料(如PZT)直接为介电层。极化压电层材料通过在压电层材料下的栅电极和半导体源漏电极施加正负栅压实现压电材料的上极化和下极化。当在栅和源漏之间加正电压时(栅接正)，PZT内偶极子向上排列。当对器件施加磁场时，下层的磁致伸缩基底1材料产生应变，该应变传给PZT以后，导致PZT中向上排列的偶极子变少。进而导致上层半导体层内载流子数量减少，晶体管内源漏电流降低。在栅和源漏之间加负电压时(栅接负)，PZT内部偶极子向下排列。当施加磁场时，PZT中向下排列的偶极子变少，导致半导体层内载流子数量增多，晶体管内源漏电流增大。
本发明提供的基于磁致伸缩压电势的晶体管的制备过程，可以通过现有工艺条件，层层生长得到。例如可以在块体磁致伸缩基底1材料上生长金属电极层、压电层材料，然后生长金属膜，再生长绝缘层，然后再生长半导体层材料制备得到；也可以是通过不同材料复合转移得到，例如在PMNPT上制备好晶体管后，将压电层PMNPT和磁致伸缩基底Trefenol-D通过环氧树脂等复合粘贴得到。
利用本发明提供的基于磁致伸缩压电势的晶体管，当探测不同磁场时，可以将磁信号转化成相应的电学输出响应，因此，可以作为磁传感器应用。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。例如，各部件的形状、材质和尺寸的变化。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (6)
1.一种基于磁致压电势晶体管，其特征在于，包括基底和设置在所述基底上的铁电晶体管，其中，所述基底由磁致伸缩材料构成；所述铁电晶体管中包括压电层；
所述铁电晶体管包括层叠设置的下列各层：设置在所述基底上的下电极层、压电层、上电极层、绝缘层和半导体层，以及设置在所述半导体层上的源极和漏极。
2.根据权利要求1中所述的基于磁致压电势晶体管，其特征在于，所述半导体层的材料为氮化镓或硅的薄膜或块体；
或者，所述半导体层的材料为单层分子层二维半导体材料，或者少于100层分子层的二维半导体材料。
3.根据权利要求2中所述的基于磁致压电势晶体管，其特征在于，所述二维半导体材料包括二硫化钼、二硒化钨或石墨烯。
4.根据权利要求1中所述的基于磁致压电势晶体管，其特征在于，所述压电层的材料为石英、锆钛酸铅、钛酸钡或铌镁酸铅。
5.根据权利要求1所述的基于磁致压电势晶体管，其特征在于，所述基底的材料是铽镝铁、镍膜或金属玻璃。
6.一种磁传感器，其特征在于，包括权利要求1-5任一项中所述的基于磁致压电势晶体管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711377620.7A CN109244132B (zh) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | 基于磁致压电势的晶体管和磁传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711377620.7A CN109244132B (zh) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | 基于磁致压电势的晶体管和磁传感器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109244132A CN109244132A (zh) | 2019-01-18 |
| CN109244132B true CN109244132B (zh) | 2021-07-20 |
Family
ID=65084032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711377620.7A Active CN109244132B (zh) | 2017-12-19 | 2017-12-19 | 基于磁致压电势的晶体管和磁传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109244132B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109980013A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-07-05 | 上海华力集成电路制造有限公司 | 一种FinFET及其制备方法 |
| CN112687739B (zh) * | 2020-12-28 | 2023-05-12 | 华中科技大学 | 一种二维材料模拟电路及其制备方法和应用 |
| CN114062978B (zh) * | 2021-11-15 | 2024-02-02 | 东南大学 | 一种基于压电隧道效应的mems磁场传感器及测量磁场方法 |
| CN114114098B (zh) * | 2021-11-15 | 2023-12-29 | 东南大学 | 一种基于压电电子学的mems磁传感器及测量磁场方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103996718A (zh) * | 2014-06-05 | 2014-08-20 | 湘潭大学 | 一种硅基铁电栅薄膜晶体管及其制备方法 |
| CN104198963A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-10 | 电子科技大学 | 一种磁电声表面波磁场传感器及其制备方法 |
| CN106058037A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-10-26 | 苏州市奎克力电子科技有限公司 | 复合多铁性材料 |
| CN109764983A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-05-17 | 京东方科技集团股份有限公司 | 双栅薄膜晶体管、传感器及制作方法 |
-
2017
- 2017-12-19 CN CN201711377620.7A patent/CN109244132B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103996718A (zh) * | 2014-06-05 | 2014-08-20 | 湘潭大学 | 一种硅基铁电栅薄膜晶体管及其制备方法 |
| CN104198963A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-10 | 电子科技大学 | 一种磁电声表面波磁场传感器及其制备方法 |
| CN106058037A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-10-26 | 苏州市奎克力电子科技有限公司 | 复合多铁性材料 |
| CN109764983A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-05-17 | 京东方科技集团股份有限公司 | 双栅薄膜晶体管、传感器及制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109244132A (zh) | 2019-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109244132B (zh) | 基于磁致压电势的晶体管和磁传感器 | |
| Dankert et al. | Tunnel magnetoresistance with atomically thin two-dimensional hexagonal boron nitride barriers | |
| Liu et al. | Magnetic‐Induced‐Piezopotential Gated MoS2 Field‐Effect Transistor at Room Temperature | |
| KR101904024B1 (ko) | 자왜 층 시스템 | |
| US20110049579A1 (en) | Thin-film transistor based piezoelectric strain sensor and method | |
| US10263179B2 (en) | Method of forming tunnel magnetoresistance (TMR) elements and TMR sensor element | |
| US9110124B2 (en) | Magnetic sensor and magnetic detection apparatus | |
| US10591554B2 (en) | Graphene based magnetoresistance sensors | |
| CN105572609A (zh) | 一种可调量程的多铁异质磁场传感器及量程调节方法 | |
| CN108039406B (zh) | 一种磁传感器、其制备方法与使用方法 | |
| CN104931900A (zh) | 一种基于异常磁阻效应的高灵敏度矢量磁场传感器 | |
| CN107131819A (zh) | 基于隧道磁阻效应的单轴微机械位移传感器 | |
| Triet et al. | A flexible magnetoelectric field-effect transistor with magnetically responsive nanohybrid gate dielectric layer | |
| Dowling et al. | The effect of bias conditions on AlGaN/GaN 2DEG Hall plates | |
| CN108054273B (zh) | 一种场效应晶体管式磁传感器、其制备方法与使用方法 | |
| CN110865321A (zh) | 一种具有磁闭环调制效应的磁传感材料堆层结构及其制备方法 | |
| RU209743U1 (ru) | Магнитоэлектрический полевой транзистор | |
| CN105047814A (zh) | 一种硅基低磁场巨磁阻磁传感器件及制备与性能测试方法 | |
| Chi et al. | A Piezotronic and Magnetic Dual‐Gated Ferroelectric Semiconductor Transistor | |
| CN206905691U (zh) | 一种基于隧道磁阻效应的单轴微机械位移传感器 | |
| CN207781649U (zh) | 一种场效应晶体管式磁传感器 | |
| Huang et al. | Flexible graphene hall sensors with high sensitivity | |
| Chen et al. | Manipulation of Magnetic Properties and Magnetoresistance in Co/Cu/γ′-Fe4N/Mica Flexible Spin Valves via External Mechanical Strains | |
| KR101803288B1 (ko) | 나노 압력 센싱 소자 및 방법 | |
| Polley et al. | Ambipolar gate modulation technique for the reduction of offset and flicker noise in graphene Hall-effect sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No.8, yangyandong 1st Road, Yanqi Economic Development Zone, Huairou District, Beijing Applicant after: Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems Address before: 100083, C building, Tiangong building, No. 30, Haidian District, Beijing, Xueyuan Road Applicant before: Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |