CN109638152A - 一种过渡金属族硫化物逻辑运算器及其构筑方法 - Google Patents
一种过渡金属族硫化物逻辑运算器及其构筑方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109638152A CN109638152A CN201811426960.9A CN201811426960A CN109638152A CN 109638152 A CN109638152 A CN 109638152A CN 201811426960 A CN201811426960 A CN 201811426960A CN 109638152 A CN109638152 A CN 109638152A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transition metal
- region
- metal family
- logical
- arithmetic unit
- 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.)
- Granted
Links
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 79
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 75
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 75
- 238000010276 construction Methods 0.000 title abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 35
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 39
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 35
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 35
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 30
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 11
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 claims description 11
- 235000016768 molybdenum Nutrition 0.000 claims description 10
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 9
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 6
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 5
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 5
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 5
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 claims description 4
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 4
- SDDGNMXIOGQCCH-UHFFFAOYSA-N 3-fluoro-n,n-dimethylaniline Chemical compound CN(C)C1=CC=CC(F)=C1 SDDGNMXIOGQCCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N tungsten disulfide Chemical compound S=[W]=S ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 7
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003090 WSe2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000007687 exposure technique Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000013404 process transfer Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 241000416536 Euproctis pseudoconspersa Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000036314 physical performance Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/20—Multistable switching devices, e.g. memristors
- H10N70/24—Multistable switching devices, e.g. memristors based on migration or redistribution of ionic species, e.g. anions, vacancies
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/011—Manufacture or treatment of multistable switching devices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N70/00—Solid-state devices having no potential barriers, and specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching
- H10N70/801—Constructional details of multistable switching devices
- H10N70/881—Switching materials
- H10N70/882—Compounds of sulfur, selenium or tellurium, e.g. chalcogenides
- H10N70/8822—Sulfides, e.g. CuS
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
本发明属于逻辑运算器领域，涉及一种过渡金属族硫化物同质结逻辑运算器及其构筑方法。构筑方法为：对一个过渡金属族硫化物纳米片的一半区域进行保护，另一半未保护的区域用弱氧化性溶液进行硫空位的构筑。而过渡金属族硫化物的电子特性受硫空位调控的影响明显，从而在保护区域和硫空位构筑区域产生了电子浓度差，形成同质结。在原始区域，硫空位构筑区域和同质结区域构筑电极之后便可得到同质结逻辑运算器，避免了复杂范德华异质结堆垛的工艺和不稳定的器件界面和不稳定的P/N掺杂，提供一个简单稳定的同质结逻辑运算器构筑新途径。由于二维过渡金属族硫化物超薄的特性，将在下一代柔性，透明，大规模集成电子器件上面具有极大的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于逻辑运算器领域，涉及一种简单、独特、有效的过渡金属族硫化物同质结逻辑运算器的过渡金属族硫化物逻辑运算器及其构筑方法。
背景技术
二维半导体同质结逻辑运算器，相比传统硅基CMOS逻辑运算器，具备集成度更高，无短沟道效应，栅极调控灵敏等优点。相比二维半导体异质结逻辑运算器，其无界面晶格错配现象，界面载流子陷阱少进而接触电阻小，器件稳定性好以及集成工艺简单等优点。有望发展成为下一代主要的集成电子器件。另一方面，具有半导体性质的二维过渡金属族硫化物具有一定的光学带隙，表面无悬挂键,化学性质稳定。单层二维过渡金属族硫化物更体现出直接带隙。基于这些优异的特性，二维过渡金属族硫化物在场效应晶体管，PN结二极管，忆阻器和逻辑运算器等电子和光电子领域具有极大地发展潜力。例如单层MoS2场效应晶体管开关比可达108，室温最大迁移率达410 cm2s-1v-1；单层MoS2与BP，WSe2等P型二维半导体构筑的范德华异质结逻辑运算器可实现多功能信号转换，增益达12。此外，单层超薄过渡金属族二硫化物极其适合构筑柔性透明电子和光电子器件，如离子液体顶栅调控的单层MoS2和单层WSe2 CMOS逻辑运算器实现高达110的电压增益。因此，过渡金属族硫化物半导体材料在未来亚10 nm集成电子器件以及柔性透明，可穿戴电子器件领域具有极大的发展空间和应用前景。
然而现存用于构筑过渡金属族硫化物逻辑运算器的方法，大多工艺复杂，很难实现大面积集成。现存的方法主要分为两类：一、P/N掺杂法, 这种方法是将传统的N/P型二维材料通过等离子体，强酸或者高温退火等，使得材料结构中的部分原子被替换而表现出P/N型特征，进而构筑逻辑运算器。此方法与传统CMOS工艺兼容性差，对材料有一定的破坏性。掺杂后的稳定性差。此外，对单层二维过渡金属族硫化物而言，由于结构受限，很难实现类似硅材料理想的掺杂效果。二、范德华异质结法。这种方法是将P型和N型的二维材料通过范德华力堆垛在一起，实现PN结特性构筑逻辑运算器。此方法工艺极其复杂，每一层材料的堆叠都会不可避免地引入残胶和杂质，引入异质结的晶格错配，从而降低器件的性能。此外，大面积的集成很难实现，极大地限制二维半导体材料的发展。
我们发明的二维过渡金属族硫化物纳米片同质结逻辑运算器，构筑过程简单，与传统CMOS工艺兼容。可用于大面积的过渡金属族硫化物逻辑运算器的集成，器件稳定性良好。此方法完善了上述两类方法的缺点，同时具备它们的优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单，与传统CMOS工艺兼容的过渡金属族硫化物逻辑运算器的构筑方法。此工艺旨在提供一种能摆脱极度难掺杂和复杂堆垛，简单有效的构筑逻辑运算器的新途径。
为达上述目的，本发明的技术方案：一种过渡金属族硫化物逻辑运算器，所述过渡金属族硫化物逻辑运算器包括目标基底、过渡金属族硫化物纳米片和电极；
其中，所述过过渡金属族硫化物纳米片设置所述目标基底上，所述过渡金属族硫化物纳米片分为硫空位构筑区域，原始区域以及同质结区域；所述电极分别设置在所述硫空位构筑区域，原始区域和同质结区域上。
进一步，所述电极为金属电极，数量为三个，其中一个电极沉积在硫空位构筑区域的一端，另一个电极沉积在原始区域的一端，第三个电极沉积在所述硫空位构筑区域和所述原始区域之间的同质结区域上。
进一步，所述过渡金属族硫化物纳米片为采用机械剥离、CVD生长或离子插层获得的二硫化钼，二硫化钨，二硒化钼或二硒化钨纳米片，其厚度为0.65-100 nm。
进一步，所述基底为硅片、蓝宝石基底或PET基底。
本发明的另一目的提供一种制备上述的过渡金属族硫化物逻辑运算器的方法，具体包括以下步骤：
S1：将选取的二维过渡金属族硫化物纳米片转移到不与弱氧化性溶液反应的并且能和过渡金属族硫化物纳米片形成牢固接触的目标基底上；
S2：利用EBL精确曝光技术将转移到目标基底上的过渡金属族硫化物纳米片的一半区域曝光出来，并用弱氧化性溶液浸泡所述曝光区域，随后用去离子水清洗残留的弱氧化性溶液，随后加热干燥；
S3：利用EBL在S2得到过渡金属族硫化物纳米片的所述空位构筑区域，原始区域和同质结区域的过渡区域曝光并利用热蒸镀沉积电极，即得到过渡金属族硫化物逻辑运算器。
进一步，所述S1的具体方法为：将选取沉积在硅片上过渡金属族硫化物纳米片上匀一层PMMA，110-130 ℃干燥1-5min后放入HF水溶液，刻蚀掉二氧化硅后带有二维过渡金属族硫化物纳米片的PMMA膜与硅片分离，再用大量去离子水清洗PMMA膜，最后捞至目标基底上并用丙酮去掉PMMA。
进一步，所述S2的具体方法为：
S2.1将目标基底上的二维过渡金属族硫化物纳米片旋涂PMMA胶，再温度为150-180℃干燥1-3 min，随后利用电子束曝光技术曝光出二维过渡金属族硫化物的一半区域，另一半区域继续用PMMA 盖住；
S2.2将S2.1得到曝光出的区域用弱氧化性水溶液浸泡，接着用ID水洗掉残余的弱氧化性溶液，随后用丙酮去除保护层PMMA。
进一步，所述弱氧化性溶液为H2O2溶液，次氯酸溶液或稀硝酸溶液。
进一步，所述目标基底为硅片、蓝宝石基底或PET基底。
本发明的有益效果是：由于采用技术方案，该方法充分利用二维过渡金属族硫化物性能极易受硫空位调控的特点。大量硫空位充当载流子trap位点，捕获和束缚载流子使得二维过渡金属族硫化物的电子特性受到调控。我们利用硫空位对特定区域的过渡金属族硫化物进行有效的电子特性调控。利用调控区域和原始区域对底栅响应度的不同，构筑了过渡金属族硫化物同质结逻辑运算器。
过渡金属族硫化物同质结逻辑运算器的电压输入输出特性曲线表现出良好的逻辑转换特性。因为同质结界面不存在晶格的错配，能带连续，调控区域硫空位稳定存在等，构筑的逻辑运算器性能稳定。同时由于硫空位可实现大面积过渡金属族硫化物的特性调控，因此可以大面积构筑过渡金属族硫化物同质结集成电路。过渡金属族硫化物同质结的界面稳定，将在下一代柔性，透明，可穿戴逻辑运算器构筑的电子器件中发挥不可比拟的作用。
附图说明
图1为本发明实施例中过渡金属族硫化物逻辑运算器的结构示意图。
图2为本发明实施例中过渡金属族硫化物逻辑运算器的电压输入输出逻辑转换特性曲线。
图中：
1.电极,2.过渡金属族硫化物,2-1.原始区域，2-2.硫空位构筑区域,2-3.同质结区域,3.目标基底。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的技术方案进行详细说明，显然，所描述的实例仅仅是本发明中很小的一部分，而不是全部的实例。基于本发明中的实例，本领域人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实例，都属于本发明保护的范围。
本发明一种过渡金属族硫化物逻辑运算器，所述过渡金属族硫化物逻辑运算器包括目标基底、过渡金属族硫化物纳米片和电极；
其中，所述过过渡金属族硫化物纳米片设置所述目标基底上，所述过渡金属族硫化物纳米片分为硫空位构筑区域，原始区域以及同质结区域；所述电极分别设置在所述硫空位构筑区域，原始区域和同质结区域上。
所述电极为金属电极，数量为三个，其中一个电极沉积在硫空位构筑区域的一端，另一个电极沉积在原始区域的一端，第三个电极沉积在所述硫空位构筑区域和所述原始区域之间的同质结区域上。
所述过渡金属族硫化物纳米片为采用机械剥离、CVD生长或离子插层获得的二硫化钼，二硫化钨，二硒化钼或二硒化钨纳米片，其厚度为0.65-100 nm。
所述基底为硅片、蓝宝石基底或PET基底。
一种制备上述的过渡金属族硫化物逻辑运算器的方法，具体包括以下步骤：
S1：将选取的二维过渡金属族硫化物纳米片转移到不与弱氧化性溶液反应的并且能和过渡金属族硫化物纳米片形成牢固接触的目标基底上；
S2：利用EBL精确曝光技术将转移到目标基底上的过渡金属族硫化物纳米片的一半区域曝光出来，并用弱氧化性溶液浸泡所述曝光区域，随后用去离子水清洗残留的弱氧化性溶液，随后加热干燥；
S3：利用EBL在S2得到过渡金属族硫化物纳米片的所述空位构筑区域，原始区域和同质结区域的过渡区域曝光并利用热蒸镀沉积电极，即得到过渡金属族硫化物逻辑运算器。
所述S1的具体方法为：将选取沉积在硅片上过渡金属族硫化物纳米片上匀一层PMMA，110-130 ℃干燥1-5min后放入HF水溶液，刻蚀掉二氧化硅后带有二维过渡金属族硫化物纳米片的PMMA膜与硅片分离，再用大量去离子水清洗PMMA膜，最后捞至目标基底上并用丙酮去掉PMMA。
所述S2的具体方法为：
S2.1将目标基底上的二维过渡金属族硫化物纳米片旋涂PMMA胶，再温度为150-180℃干燥1-3 min，随后利用电子束曝光技术曝光出二维过渡金属族硫化物的一半区域，另一半区域继续用PMMA 盖住；
S2.2将S2.1得到曝光出的区域用弱氧化性水溶液浸泡，接着用ID水洗掉残余的弱氧化性溶液，随后用丙酮去除保护层PMMA。
所述弱氧化性溶液为H2O2溶液，次氯酸溶液或稀硝酸溶液。
所述目标基底为硅片、蓝宝石基底或PET基底。
实施例1
如图1所示，过渡金属族硫化物逻辑运算器包括目标基底3、过渡金属族硫化物纳米片2和电极1；
其中，所述过渡金属族硫化物纳米片2覆盖在所述目标基底3上，所述过渡金属族硫化物纳米片2分为原始区域2-1，.硫空位构筑区域2-2和同质结区域2-3；3个所述电极分别设置在所述原始区域2-1、硫空位构筑区2-2域和同质结区域2-3上。目标基底材料为具有300nm SiO2基底上，电极为Cr/Au，
制备方法为：
步骤（1）化学气相沉积法（CVD）生长单层二硫化钼：以三氧化钼和硫粉为反应源，Ar气为载气，加热到170℃的硫蒸汽和设定为860 ℃的三氧化钼在载气的携带下沉积到二氧化硅表面，沉积30 min后随炉冷却得到三角形的单层二硫化钼。
步骤（2）湿法转移：将步骤（1）中生长好的二硫化钼上匀一层PMMA，120 ℃干燥2min后放入HF水溶液，刻蚀掉二氧化硅后带有二硫化钼的PMMA膜与硅片分离，随后用大量去离子水（ID）清洗PMMA膜，最后捞至目标基底上并用丙酮去掉PMMA。
步骤（3）微区曝光：将步骤（2）中目标基底上的二硫化钼旋涂PMMA胶，180℃干燥1min，随后利用电子束曝光技术曝光出单层二硫化钼的一半区域，另一半区域继续用PMMA盖住。
步骤（4）构筑硫空位：将步骤（3）曝光出的区域用弱氧化性水溶液浸泡，接着用ID水洗掉残余的弱氧化性溶液，随后用丙酮去除保护层PMMA。
步骤（5）沉积电极：同步骤（3），将步骤（4）中调控好硫空位的二硫化钼利用电子束曝光技术曝光出电极区域，用热蒸镀将铬/金电极沉积在曝光出的电极区域，最后利用丙酮去掉除电极区域的铬/金。
实施例2：
过渡金属族硫化物逻辑运算器的结构相同，区别在于采用的原料的不同。
制备方法为：
步骤（1）化学气相沉积法（CVD）生长单层二硒化钼： Ar气为载气，加热到170℃的硫蒸汽和设定为860 ℃的三氧化钼在载气的携带下沉积到二氧化硅表面，沉积30 min后随炉冷却得到三角形的单层二硒化钼。
步骤（2）湿法转移：将步骤（1）中生长好的二硒化钼上匀一层PMMA，120 ℃干燥2min后放入HF水溶液，刻蚀掉二氧化硅后带有二硒化钼的PMMA膜与硅片分离，随后用大量去离子水（ID）清洗PMMA膜，最后捞至目标基底上并用丙酮去掉PMMA。
步骤（3）微区曝光：将步骤（2）中目标基底上的二硒化钼旋涂PMMA胶，180℃干燥1min，随后利用电子束曝光技术曝光出单层二硫化钼的一半区域，另一半区域继续用PMMA盖住。
步骤（4）构筑硫空位：将步骤（3）曝光出的区域用稀释至浓度为24%的次氯酸溶液浸泡，接着用ID水洗掉残余的弱氧化性溶液，随后用丙酮去除保护层PMMA。
步骤（5）沉积电极：同步骤（3），将步骤（4）中调控好硫空位的二硒化钼利用电子束曝光技术曝光出电极区域，用热蒸镀将铬/金电极沉积在曝光出的电极区域，最后利用丙酮去掉除电极区域的铬/金。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种过渡金属族硫化物逻辑运算器，其特征在于，所述过渡金属族硫化物逻辑运算器包括目标基底、过渡金属族硫化物纳米片和电极；
其中，所述过过渡金属族硫化物纳米片设置所述目标基底上，所述过渡金属族硫化物纳米片分为硫空位构筑区域，原始区域以及同质结区域；所述电极分别设置在所述硫空位构筑区域，原始区域和同质结区域上。
2.根据权利要求1所述的过渡金属族硫化物逻辑运算器，其特征在于，所述电极为金属电极，数量为三个，其中一个电极沉积在硫空位构筑区域的一端，另一个电极沉积在原始区域的一端，第三个电极沉积在所述硫空位构筑区域和所述原始区域之间的同质结区域上。
3.根据权利要求1所述的过渡金属族硫化物逻辑运算器，其特征在于，所述过渡金属族硫化物纳米片为采用机械剥离、CVD生长或离子插层获得的二硫化钼，二硫化钨，二硒化钼或二硒化钨纳米片，其厚度为0.65-100 nm。
4.根据权利要求1所述的过渡金属族硫化物逻辑运算器，其特征在于，所述基底为硅片、蓝宝石基底或PET基底。
5.一种制备如权利要求1-4任一项所述的过渡金属族硫化物逻辑运算器的方法，其特征在于，
S1：将选取的二维过渡金属族硫化物纳米片转移到不与弱氧化性溶液反应的并且能和过渡金属族硫化物纳米片形成牢固接触的目标基底上；
S2：利用EBL精确曝光技术将转移到目标基底上的过渡金属族硫化物纳米片的一半区域曝光出来，并用弱氧化性溶液浸泡所述曝光区域，随后用去离子水清洗残留的弱氧化性溶液，随后加热干燥；
S3：利用EBL在S2得到过渡金属族硫化物纳米片的所述空位构筑区域，原始区域和同质结区域的过渡区域曝光并利用热蒸镀沉积电极，即得到过渡金属族硫化物逻辑运算器。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S1的具体方法为：将选取沉积在硅片上过渡金属族硫化物纳米片上匀一层PMMA，110-130 ℃干燥1-5min后放入HF水溶液，刻蚀掉二氧化硅后带有二维过渡金属族硫化物纳米片的PMMA膜与硅片分离，再用大量去离子水清洗PMMA膜，最后捞至目标基底上并用丙酮去掉PMMA。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S2的具体方法为：
S2.1将目标基底上的二维过渡金属族硫化物纳米片旋涂PMMA胶，再温度为150-180℃干燥1-3 min，随后利用电子束曝光技术曝光出二维过渡金属族硫化物的一半区域，另一半区域继续用PMMA 盖住；
S2.2将S2.1得到曝光出的区域用弱氧化性水溶液浸泡，接着用ID水洗掉残余的弱氧化性溶液，随后用丙酮去除保护层PMMA。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述弱氧化性溶液为H2O2溶液，次氯酸溶液或稀硝酸溶液。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述目标基底为硅片、蓝宝石基底或PET基底。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811426960.9A CN109638152B (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 一种过渡金属族硫化物逻辑运算器及其构筑方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811426960.9A CN109638152B (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 一种过渡金属族硫化物逻辑运算器及其构筑方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109638152A true CN109638152A (zh) | 2019-04-16 |
| CN109638152B CN109638152B (zh) | 2020-05-12 |
Family
ID=66069354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811426960.9A Active CN109638152B (zh) | 2018-11-27 | 2018-11-27 | 一种过渡金属族硫化物逻辑运算器及其构筑方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109638152B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110648922A (zh) * | 2019-09-10 | 2020-01-03 | 南京大学 | 一种二维过渡金属硫属化合物薄膜大面积转移的方法及其应用 |
| CN111430536A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-07-17 | 中国科学院半导体研究所 | 磁性二维半导体的同质结磁阻器件及其制备方法和应用 |
| CN113315507A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-27 | 北京科技大学 | 一种二维材料光控逻辑门 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105633191A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-06-01 | 合肥工业大学 | 一种具有垂直生长结构的二维过渡金属硫属化物同质结光电探测器及其制备方法 |
| CN106549064A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-03-29 | 北京科技大学 | 过渡金属硫族化合物同质结、同质结二极管及同质结的制备 |
-
2018
- 2018-11-27 CN CN201811426960.9A patent/CN109638152B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105633191A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-06-01 | 合肥工业大学 | 一种具有垂直生长结构的二维过渡金属硫属化物同质结光电探测器及其制备方法 |
| CN106549064A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-03-29 | 北京科技大学 | 过渡金属硫族化合物同质结、同质结二极管及同质结的制备 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| BYUNG HOON KIM等: "Effect of sulphur vacancy on geometric and electronic structure of MoS2 induced by molecular hydrogen treatment at room temperature", 《THE ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY》 * |
| WENJIE DENG: "Field enhanced in-plane homostructure in a pure MoSe2 phototransistor for the efficient separation of photo-excited carriers", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110648922A (zh) * | 2019-09-10 | 2020-01-03 | 南京大学 | 一种二维过渡金属硫属化合物薄膜大面积转移的方法及其应用 |
| CN111430536A (zh) * | 2020-04-17 | 2020-07-17 | 中国科学院半导体研究所 | 磁性二维半导体的同质结磁阻器件及其制备方法和应用 |
| CN111430536B (zh) * | 2020-04-17 | 2022-03-18 | 中国科学院半导体研究所 | 磁性二维半导体的同质结磁阻器件及其制备方法和应用 |
| CN113315507A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-27 | 北京科技大学 | 一种二维材料光控逻辑门 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109638152B (zh) | 2020-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | A flexible p-CuO/n-MoS 2 heterojunction photodetector with enhanced photoresponse by the piezo-phototronic effect | |
| CN109638152A (zh) | 一种过渡金属族硫化物逻辑运算器及其构筑方法 | |
| CN107342345A (zh) | 一种基于铁电栅介质和薄层二硫化钼沟道的光电晶体管 | |
| TWI496310B (zh) | 以單層或多層石墨烯為基底的測光裝置 | |
| CN105206689B (zh) | 一种基于薄膜半导体‑石墨烯异质结的光电探测器制备方法 | |
| CN106549064A (zh) | 过渡金属硫族化合物同质结、同质结二极管及同质结的制备 | |
| CN107910249B (zh) | 制备二维面内异质结的方法 | |
| CN109326678B (zh) | 柔性二硫化钼光电晶体管及其制备方法 | |
| CN109455675B (zh) | 一种过渡金属族硫化物纳米片硫空位的制备方法 | |
| CN106876515B (zh) | 薄膜晶体管结构可见盲光电探测器及其制备方法 | |
| CN108231817A (zh) | 一种基于二维材料/绝缘层/半导体结构的低功耗电荷耦合器件 | |
| CN113972262B (zh) | 氧化镓-二维p型范德华隧穿晶体管、双波段光电探测器件及制备方法 | |
| CN110931563A (zh) | 一种柔性二硫化钼晶体管及制作方法 | |
| CN106449854A (zh) | 全耗尽铁电侧栅单根纳米线近红外光电探测器及制备方法 | |
| CN113097319B (zh) | 一种碳化硅/二硫化锡异质结光电晶体管及其制备方法和应用 | |
| Yakuphanoglu et al. | Photosensitivity n-channel ZnO phototransistor for optoelectronic applications: Modeling of ZnO TFT | |
| CN107146815A (zh) | 一种肖特基栅场效应晶体管及其制备方法与应用 | |
| CN109148594B (zh) | 一种高性能薄膜晶体管的近室温制备工艺及应用 | |
| WO2022100053A1 (zh) | 含有金属硅化物红外吸收层的石墨烯场效应电荷耦合器件 | |
| CN113540154B (zh) | 基于二维材料的双异质结构的柔性光电探测器及其制备工艺 | |
| CN105470390B (zh) | 以胶带为基底构建大面积、柔性、可穿戴的有机纳米线场效应晶体管阵列的方法 | |
| CN109950364B (zh) | 基于二维硒化亚锗光电探测器的成像元件制备方法 | |
| CN108899423A (zh) | 一种高效的二维超晶格异质结光伏器件及其制备 | |
| WO2023241006A1 (zh) | 一种基于igzo薄膜晶体管的反相器及其制备方法 | |
| CN110473925A (zh) | 一种二维硫化钼/硫化铟横向异质结及其制备方法和应用 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |