CN110189998A - 二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体管及制备方法 - Google Patents

二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体管及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体管及制备方法，发现和利用CN201810197960专利所制叠层梯度薄膜具有的PN结特性，拓展不同二维材料与不同半导体粉体复合的多层梯度薄膜，形成多种系列特性参数的PN结，再次叠加这些PN结，加工加压使其接触成为新的器件，并且在特定梯度位置和方向连接电极，可以获得晶体三极管或者场效应管器件，与传统的晶体管或者场效应管器件不同，这类二维材料与半导体复合多层梯度薄膜本身是柔性的，可以制成柔性的器件，两个或多个梯度薄膜组合叠加，其组合方式不同，可以获得PNP和NPN型柔性晶体管器件，或N沟道和P沟道型柔性场效应管器件。

Description

二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体管及制备 方法
技术领域
本发明涉及一种二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体管及制备方法，基于专利CN201810197960，以此为专利为基础，依据新发现专利CN201810197960所制梯度薄膜具有PN结特性，由此进一步将两个梯度叠层PN结薄膜再次组合并拓展，用二维材料与半导体粉体叠层复合梯度材料来制备柔性晶体管，具体包括晶体三极管和场效应管用于控制电路，以及将其用于热电器件、热制冷器件和光电探测器件等领域，还可以应用作为滤波器件材料使用。
背景技术
三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。三极管是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。1947年12月23日，美国新泽西州墨累山的贝尔实验室里，3位科学家—巴丁博士、布莱顿博士和肖克莱博士在导体电路中，进行用半导体晶体把声音信号放大的实验，发明了晶体管，后来有发展出场效应管。
晶体三极管(也称双极性晶体管，以下简称三极管)按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，(其中，N是负极的意思(代表英文中Negative)，N型半导体在高纯度硅中加入磷取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而P是正极的意思(Positive)是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电)。两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的。从开始的双极型晶体管BJT(Bipolar Junction Transistor)，后来又衍生出J型场效应管Junction gate FET(Field Effect Transistor)。场效应管属于电压控制型半导体器件，仅靠半导体中的多数载流子导电，英文为Field EffectTransistor简写成FET。具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。包括有金属氧化物半导体场效应晶体管MOS FET(MetalOxideSemi-Conductor Field Effect Transistor)，V型槽场效应管VMOS(Vertical MetalOxide Semiconductor)(注：这三种场效应管，其中金属氧化物半导体场效应晶体管、V型槽沟道场效应管是单极(Unipolar)结构的，所以也可以统称为单极晶体管(UnipolarJunction Transistor)，其中J型场效应管是非绝缘型场效应管，MOS FET和VMOS都是绝缘型的场效应管)。见图10和图11。
场效应管目前种类较多，具体场效应管还可以根据PN结的连接方式中N型半导体和P型半导体所占体积区域大小和形状等会衍生出多种型号场效应管。如图12所示。
还有，在晶体管电子流出端的衬底外，沉积一层对应材料，能形成一个半导体致冷P-N结构，因为N材料的电子能级低，P材料的电子能级高，当电子流过时，需要从衬底吸入热量，这就为晶体管核心散热提供一个很好的途径。因为带走的热量会与电流的大小成正比例，业内也称形象地把这个称为“电子血液”散热技术。根据添加新材料的极性位置不同，新的致冷三极管分别叫做N-PNP或NPN-P。晶体管促进并带来了“固态革命”，进而推动了全球范围内的半导体电子工业。作为主要部件，它及时、普遍地首先在通讯工具方面得到应用，并产生了巨大的经济效益。由于晶体管彻底改变了电子线路的结构，集成电路以及大规模集成电路应运而生，这样制造像高速电子计算机之类的高精密集成电路装置就变成了现实。
目前应用的二极管、三极管或场效应管的材料均以锗和硅为主，硅和锗材料所制三极管或场效应管使用寿命长，但是需要复杂的提纯和高温结晶过程工艺，使得其制造工艺复杂，成本极高，属于硬质器件，不能弯曲。而CN201410362343.2报导的柔性有机离子场效应管，以及文献(柔性有机场效应晶体管研究进展，物理学报，Vol62，No.4，2013)报导的柔性晶体管，是以典型的有机半导体的小分子材料并五苯，聚噻吩衍生物(PQT-12)系列的交联聚-3己基噻吩用于有源层半导体材料组分，有机半导体材料是OFETs中的活性材料决定了器件输出特性，由于柔性有机三极管或有机场效应管，有机半导体成分耐热温度低，本身有机半导体材料有源层存在通电使用过程电流会发热，导致其使用寿命短的问题，寿命只有硅锗材料的十几分之一，限制了被实际广泛应用。
能否用起其他材料来替代硅和锗等半导体材料制造晶体管，有源层半导体材料不用有机材料，使用稳定的无机材料，而制成新的长寿命三极管或场效应管器件，还可以实现器件柔性弯曲，就是本专利要解决的问题。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体管及制备方法。
技术方案
一种二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体二极管，其特征在于包括半导体粉体与二维材料复合簿膜和两个电极；两个电极分别位于簿膜的上端及下端，两个电极之间形成二极管的PN结；所述两个电极的连接电流通过的路线与多层梯度簿膜的材料含量梯度变化线方向的角度大于零度，小于180度。
以半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜，取代半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜；所述半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜是：多个半导体粉体与二维材料复合簿膜，按照半导体粉体在簿膜中的含量进行梯度叠层，即为半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜。
一种二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体三极管或场效应管，其特征在于包括两个叠加的半导体粉体与二维材料复合簿膜和三个电极；两个半导体粉体与二维材料复合簿膜的二次叠加原则为：相互接触的为如果P型半导体粉体含量高的簿膜面，对应NPN型三极管或P沟道场效应管；或P型半导体粉体含量低的簿膜面，对应PNP型三极管或N沟道场效应管；相互接触的如果是N型半导体粉体含量高的簿膜面，对应PNP型三极管或N沟道场效应管；或N型半导体粉体含量低的簿膜面，对应PNP型三极管或N沟道场效应管；两个电极分别位于叠加后簿膜的上端及下端，另一个电极位于两个叠加簿膜面接触部位；所述两个电极的连接电流通过的路线与多层簿膜的梯度线的角度大于零度，小于180度。
将两个半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜，取代半导体粉体与二维材料复合簿膜。
将一个半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜，取代其中的一个半导体粉体与二维材料复合簿膜。
一种半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜的压制方法，其特征在于：多个半导体粉体与二维材料复合簿膜，在压力机上0.1MPa以上，至少压制10秒以上，最优压制时间在15分钟以上使两个薄膜或者多个薄膜结合紧密成为一体式半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜。
所述半导体粉体包括：导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围内的粉末材料。
所述半导体粉体包括：氧化亚铜(Cu2O)粉末，闪锌矿(ZnS)粉末，碳化硅(SiC)粉末，方铅矿(PbS)粉末；半导体元素硒(Se)粉末，锗(Ge)粉末和硅(Si)粉末及其掺杂了变价磷P、镓Ga、锡Sn或者铟In元素形成的半导体粉末；以Ⅲ－V族化合物中砷化镓(GaAs)粉末；无机化合物半导体二元系、三元系或四元系粉末；所述二元系粉末包括：①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si的粉末。②Ⅲ-V族:由周期表中Ⅲ族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb组成的粉末，典型的代表为GaAs粉末；③Ⅱ-VI族:Ⅱ族元素Zn、Cd、Hg和VI族元素S、Se、Te形成的化合物粉末；ZnS、CdTe、HgTe的粉末；④Ⅰ－Ⅶ族：Ⅰ族元素Cu、Ag、Au和Ⅶ族元素Cl、Br、I形成的化合物的粉末，其中CuBr、CuI的粉末；⑤V-VI族：V族元素As、Sb、Bi和VI族元素S、Se、Te形成的化合物的粉末,如Bi2Te3、Bi2Se3、Bi2S3、As2Te3等粉末；⑥某些稀土族元素Sc、Y、Sm、Eu、Yb、Tm与V族元素N、As或VI族元素S、Se、Te形成的化合物粉末；其他包括Si-AlP、Ge-GaAs、InAs-InSb、AlSb-GaSb、InAs-InP、GaAs-GaP的粉末；三元系包括由一个Ⅱ族和一个Ⅳ族原子去替代Ⅲ－V族中两个Ⅲ族原子所构成的粉末：ZnSiP2、ZnGeP2、ZnGeAs2、CdGeAs2、CdSnSe2的粉末和CuGaSe2、AgInTe2、AgTlTe2、CuInSe2、CuAlS2，Cu3AsSe4、Ag3AsTe4、Cu3SbS4、Ag3SbSe4粉末；四元系Cu2FeSnS4的粉末更复杂的无机化合物的粉末；还有，第四周期中的B族和过渡族元素Cu、Zn、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni，Zr，Ga，Sn，Al的氧化物组成的复合粉末；包括以上所述粉末二次组合或者混合的具有半导体特性的粉体。
所述二维材料特指为原子层数在1000层以下的导电薄膜，包括石墨烯，磷烯、硼烯、硅烯、铅烯、氧化铟锡、硒化物和硫化物系列二维导电薄膜。
有益效果
本发明提出的一种二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体管及制备方法，发现和利用CN201810197960专利所制叠层梯度薄膜具有的PN结特性，拓展不同二维材料与不同半导体粉体复合的多层梯度薄膜，形成多种系列特性参数的PN结，再次叠加这些PN结，加工加压使其接触成为新的器件，并且在特定梯度位置和方向连接电极，可以获得晶体三极管或者场效应管器件，与传统的晶体管或者场效应管器件不同，这类二维材料与半导体复合多层梯度薄膜本身是柔性的，可以制成柔性的器件，两个或多个梯度薄膜组合叠加，其组合方式不同，可以获得PNP和NPN型柔性晶体管器件，或N沟道和P沟道型柔性场效应管器件。
由于新的PN结是半导体粉末与二维材料复合叠层梯度结构连接电极制成，二维材料载流子迁移率超高，所以制成的新梯度PN结，与现有PN结的半导体材料相比，具有超大载流子浓度，而且依据复合粉末和二维材料配比、梯度叠层厚度和每层厚度不同，可以对载流子浓度和寿命进行精准调控，具体变化范围可以覆盖现有的硅锗晶体掺杂的半导体载流子浓度范围，所以新型柔性梯度结构半导体可以替代很多现有的硬质硅锗和氧化物陶瓷半导体，而且由于柔性，器件的外形可以弯曲成多种曲面或球体形状，可用于安装空间有不同要求的电子器件二极管、三极管或场效应管应用场合。由于所列举的半导体粉末和二维材料均为无机材料成份，所以应用过程耐温性要好，可以达到500度以上，这是有机半导体的禁区。使用寿命比有机成分的半导体高十几倍以上。
这一多层梯度薄膜PN结组合而成的晶体三极管或者场效应管器件，既可以与硬质材料封装，作为不变形器件使用，也可以利用自身柔性特性做成柔性器件，而且叠层梯度薄膜总厚度可以控制变化。若设定为总厚度100微米以下，可以比现有的晶体三极管或者场效应管器件更轻更薄，现有的三极管或场效应管厚度在毫米级别。因为是半导体粉体与二维材料复合，所以此组合半导体器件载流子电子主要在二维材料二维面中移动，载流子电子运动机理也与现有的晶体管不同，这样的电子器件，还有响应电信号更灵敏更迅速的优势。
梯度柔性二极管和三极管或者场效应管还可以互相连接或经电线连接成集成电路，这一集成电路将是柔性可变形的，并且具有滤波和射频等器件以及电磁波信号发射、放大和接受的功能。
除此之外，这一梯度薄膜PN结组合后的器件，连接电极和电路后，还可以制成其他高效柔性热光电器件，比如热电和热制冷等柔性器件，应用于对于空间或者安装形状有特殊变形要求的场合。
附图说明
图1：采用半导体粉体与二维材料复合簿膜的二极管
图2：采用半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜的二极管
图3：采用半导体粉体与二维材料复合簿膜的三极管或场效应管
图4：采用半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜的三极管或场效应管
图5：采用半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜与半导体粉体与二维材料复合簿膜三极管或场效应管
图6：采用本发明的半导体粉体与二维材料复合簿膜或半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜，制成弯曲形状的晶体管
图7：理论完美极限的梯度薄膜叠加后成为晶体管或场效应管的材料示意图
图8：为附图1或附图2梯度薄膜连接电极后其电流与电压(I/V)变化关系实际测试曲线，曲线显示其I/V关系为PN结特性
图9：具体PNP型晶体管的电性能转移特性测试数据曲线
图10-12：背景技术附图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
我们前期的发明专利CN201810197960制备技术工艺，制备出不同配比的无机半导体粉体与二维材料混合后的复合粉体，将此复合粉体压制成薄膜材料，依据薄膜中半导体粉体的含量梯度组成，再将薄膜叠合压制成多层薄膜组成的多层薄膜叠合而成的柔性梯度材料。
我们的后续实验研究发现，在此柔性梯度材料，沿着梯度方向的上下表面位置接通电极，在电源通电后，柔性梯度材料薄膜本身显示出基于肖特基效应的半导体PN结二极管特性(附图1，图2，图3)。电极通电后，电流沿着梯度方向流过时，电极正负极互换，梯度薄膜方向电阻大小不一样，显示电子特性等效于半导体二极管PN结。此处可以说明的是，电极连接位置要保证电路电源闭环联通后的电流必须流过柔性梯度材料薄膜的材料组成的梯度结构方向，才可以实现PN结功能，这一电流通路不一定是直线，也不是材料结构中电阻最小的路径。利用这一材料的新特性，就可以制造出一些新的柔性电子晶体管或场效应管元器件。
将此梯度材料所制PN结，进行特定方式二次再组合叠加，来制备新型的柔性的三极管或场效应管的技术。我们本专利的创新点在于，将这一柔性梯度PN结薄膜，拓展到更多种类半导体粉体和二维材料复合的梯度多层薄膜类型，获得更多类型参数特性的柔性PN结二极管；进一步将这样的两个柔性PN结薄膜或多个柔性PN结薄膜进行新的二次组合加工，在沿着梯度方向的特定位置连接上电极，电极连接要保证电流流过梯度方向，制成三极管或场效应管。实现用这一梯度柔性梯度复合材料，替代硅或者锗材料来制造三极管或场效应管，而且这一过程加工制造工艺简单，成本更低，不需要像硅锗材料提纯、高温处理结晶和掺杂等复杂工艺，可以适用于今后柔性电子的二极管、三极管和场效应管应用需求，可以组合制作开关管，功率管，达林顿管和光敏管不同类型三极管，也可以制作不同类型的场效应管。具体PN结组合方式和电极连接位置可以见附图说明和附图。
还有，将此梯度柔性材料进一步组合叠加，不但可以实现制备新型的三极管或场效应管，复合后的半导体器件还会进一步提高发热电效率和光电探测特性，包括制备柔性的热制冷和热电转换效率器件和设备等，以及滤波和射频器件应用。
具体涉及将二维材料与半导体粉体混合，二维材料是平面薄膜，半导体粉体是三维颗粒，两者研磨混合后，薄膜材料会缠绕与粉体表面，这样可以制成新的复合粉体材料，实施步骤可以参考依据CN201810197960专利内容，单片薄膜的制造和多片薄膜叠层技术两部分。但是此处二维材料在本专利不仅指石墨烯，还有磷烯、硼烯、硅烯、氧化铟锡、硒化物和硫化物系列等二维导电薄膜，此二导电薄膜也泛指所有可以制成单层或者少于1000层的原子厚度的材料薄膜，并具有良好的导电性。
半导体粉体指任何具有半导体特性的粉末材料，其粒径为0.1-10000nm之间，尤以100nm以下为优。半导体材料粒径1微米级以下的半导体粉体，与1mm3以上体积的固体半导体块体相比，其比表面积要增加至少106倍以上，所以此时半导体粉体的表面界面的空穴和电子比例，远大于普通块体半导体，也增加至少106倍以上。上面所有这些粉末的共同特点在于具有半导体导电特性，同时必须是粉末状，半导体粉体指任何具有半导体特性的粉末材料(此词与粉体材料同意，泛指10微米以下粒径颗粒)，粒径小所以与二维材料才可以很好的混合，二维材料会缠绕在半导体粉体的颗粒的表面，并形成相对均匀的新复合粉末材料。二维薄膜一般呈片状，面积可以达到数十微米到数百微米，所以与半导体粉末混合时，像粽叶包裹粽子一样，将半导体粉体颗粒一个或者多个包裹起来，形成新的颗粒，本专利中，以每片二维材料包裹半导体粉体颗粒数目少于100颗以下为优。
混合P型半导体(空穴导电为主半导体)颗粒表面，二维材料自由电子与P型半导体颗粒中的空穴会结合，发生电子转移，导致二维材料表面电子缺位出现空穴，包覆在半导体颗粒外围的二维材料，在接通电极后，会本身显示出P型半导体导电特性；依据CN201810197960专利工艺加工后，只有在接通电极后，半导体颗粒和包覆的二维材料性质会发生这一变化。混合P型半导体(空穴导电为主半导体)颗粒表面，二维材料自由电子与P型半导体颗粒中的空穴会结合，两者数量刚好相等时，在接通电极后，此时材料显示电中性的半导体。混合N型半导体电子导电为主，(注：CN201810197960专利所涉及半导体NTC粉体只是P型半导体粉体，两者不同)，N型半导体颗粒表面的自由电子会进入二维材料二维面中，导致二维材料从导体变成本身显示出电子多余出来，包覆在半导体颗粒外围的二维材料，会从导体变成本身显示N型半导体导电特性。
依据CN201810197960专利工艺加工后，半导体颗粒和包覆的二维材料性质会发生这一变化，进一步制成柔性多层梯度材料。
本专利技术方案就是对此梯度叠层薄膜结构在特定位置连接电极，电极连接方式要保证通电后电流流过的路径，沿着梯度多层薄膜材料的梯度方向，使其具有半导体PN结特性。
然后将两个或多个PN结梯度多层柔性薄膜材料，在特形状模具中常温加压形成新的更复杂组装结构，保证电流流动沿着梯度方向连接电极，就可以获得新型的不同型号的柔性三极管或场效应管(注：此梯度结构三极管或场效应管，也可以适应现有的硬质封装形式。但是柔性封装更能显示其技术特点和优势)。专利主要是对于PN结和电极的组合连接方式提出专利保护。因此将柔性PN结再次叠层组装，制造三极管或者场效应管器件也是柔性的。传统的三极管或场效应管硅管或者锗管晶体管或场效应管均是硬质的不可变形的，梯度薄膜组合材料连接封装组合方式可以多样化，形状也可以变形，可以适用于更多需要电子器件柔性安装的场合，比如机器人皮肤、和集成电路需要或者曲面变形安装的应用场合。
本专利技术方案关于梯度薄膜技术与CN201810197960专利中单片薄膜的制造和多片薄膜叠层技术工艺两部分一致。包括材料为半导体粉体，粒径为0.1到10微米的颗粒，以100nm以下为优；二维材料薄膜，以100层原子厚度以下为优。
本专利与专利CN201810197960不同之处在于，半导体粉体种类增加，二维导电材料种类也增加为磷烯、硼烯、硅烯、氧化铟锡、硒化物和硫化物系列，以及可以制备成1000原子层厚度以下的二维薄膜材料。
本专利所指的半导体粉末材料种类包括(导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围内的粉末材料)，具体有方铅矿(PbS)(用于无线电检波)粉末，氧化亚铜(Cu2O)(用作固体整流器)粉末，闪锌矿(ZnS)(熟知的固体发光材料)粉末，碳化硅(SiC)(整流检波作用)粉末；也包括半导体元素硒(Se)粉末，锗(Ge)粉末和硅(Si)粉末及其中掺杂了变价元素形成的半导体粉末(此处半导体特指2微米以下的锗(Ge)粉末和硅(Si)粉末，与现有的晶体管的锗和硅块体晶体不同)；以Ⅲ－V族化合物中砷化镓(GaAs)粉末。无机化合物半导体分二元系、三元系、四元系等粉末。二元系粉末包括：①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si的粉末。②Ⅲ-V族:由周期表中Ⅲ族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb组成的粉末，典型的代表为GaAs粉末。③Ⅱ-VI族:Ⅱ族元素Zn、Cd、Hg和VI族元素S、Se、Te形成的化合物粉末。ZnS、CdTe、HgTe的粉末。④Ⅰ－Ⅶ族：Ⅰ族元素Cu、Ag、Au和Ⅶ族元素Cl、Br、I形成的化合物的粉末，其中CuBr、CuI的粉末。⑤V-VI族：V族元素As、Sb、Bi和VI族元素S、Se、Te形成的化合物的粉末,如Bi2Te3、Bi2Se3、Bi2S3、As2Te3等粉末。它们本身是重要的温差电材料。⑥某些稀土族元素Sc、Y、Sm、Eu、Yb、Tm与V族元素N、As或VI族元素S、Se、Te形成的化合物粉末。
其他包括Si-AlP、Ge-GaAs、InAs-InSb、AlSb-GaSb、InAs-InP、GaAs-GaP的粉末等。还有三元系包括由一个Ⅱ族和一个Ⅳ族原子去替代Ⅲ－V族中两个Ⅲ族原子所构成的粉末。ZnSiP2、ZnGeP2、ZnGeAs2、CdGeAs2、CdSnSe2的粉末和CuGaSe2、AgInTe2、AgTlTe2、CuInSe2、CuAlS2，Cu3AsSe4、Ag3AsTe4、Cu3SbS4、Ag3SbSe4粉末等。此外，还有四元系Cu2FeSnS4的粉末等更复杂的无机化合物的粉末。还有，需要说明的是，第四周期中的B族和过渡族元素Cu、Zn、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni，Zr，Ga，Sn，Al的氧化物组成的复合粉末,它们为主要的热敏电阻半导体材料，这些材料部分化学组成与专CN201710716875.5，CN201310032660.3,CN201810197960等专利相同。但本专利是将其坐另一种组合应用其新的电子特性和复合后材质的柔性，两者有本质不同。利用这一梯度薄膜PN结特性，再次组合加工成创新的功能器件，组合方式不同会获得不同的晶体管或场效应管特性，还会获得高效的柔性热电或者热光探测器件。专利权利范围本身不涉及具体半导体粉末的化学组成部分，对于其他半导体也是一样，此处化学组成并不是我们专利保护范围。
参考CN201810197960工艺在获得多层梯度薄膜后，薄膜微观结构薄膜的微观结构如附图1、图2所示；本专利不同之处在于对于梯度薄膜连接电极，电极连接方式，要保证通电后电流沿着梯度结构方向流动，此时多层梯度二维材料与半导体粉末结合后的柔性材料具有PN结特性。附图1和附图2以及附图3、4、5、6和7示例可说明此问题，电极连接方式见附图说明。
具体电极各种结构中场效应管FET均有门极、源极、漏极3个端子，与双极性晶体管(三极管另一种名称)的各连接电极连接端子对应名称，补充如下表1所示说明。
FET场效应管 双极性晶体管
漏极 集电极
门极 基极
源极 发射极
由于二维材料电阻较低，而且依据CN201810197960专利工艺加工后的梯度薄膜，常温下25摄氏度电阻可以很低到10-6Ω.cm以下或很大1010cm以上。但是本专利涉及的复合的叠层梯度薄膜，其接上电极后总体的电阻值在103-109Ω.cm之间的是最优的。
二极管三极管或场效应管的电极连接必须保证电流流过路径，经过梯度多层薄膜的梯度组成结构方向，才可以实现二极管三极管或场效应管的功能，这一路径不是材料电极之间电阻最小的路径方向，所以组合过程要防止电流短路的发生，电极之间要做绝缘处理，防止电击穿。
具体新的梯度薄膜组合方式可以通过附图中的示意图方式说明如下：
参考专利CN201810197960专利附图1，附图1中半导体粉体在多层叠加的薄膜中含量和厚度成梯度分布，薄膜一个面半导体粉体(粉末)含量高，然后沿着梯度方向含量降低，在薄膜另一个面达到最低；在含量高的面和低的面相对方向加上电极。此时电极a为正电极，电极b为负电极，导线连接电源接通电路后，电流从a到b，流过梯度方向，梯度薄膜器件显示出一定电阻；若导线连接电源正负极互换，那么接通电路后，电流从b到a，流过梯度方向，梯度薄膜器件显示出电阻值大小会不同；换句话说，这样电流流过梯度薄膜器件的方向不一样，其电阻就不一样，这是一个等效于二极管PN结的器件。此处电极位置可以改变，但是必须保证电流流过的方向是材料含量的梯度方向。
将附图1的两个PN结薄膜或者多个PN结薄膜叠加，连接电极，具体如附图3所示，叠加方式可以多样化，叠加后的两个薄膜或者多个薄膜，在压力机上0.1MPa以上，至少压制10秒以上，最优压制时间在15分钟以上使两个薄膜或者多个薄膜结合紧密成为一体式器件。
如果是半导体粉体(粉末)含量高的两个面接触叠加，如附图3中(a),具体的电极连接位置，基极(或门极)位于半导体粉体(粉末)含量高的两个面接触层处，其余两个电极(集电极，漏极或者发射机，源极)分别连接在半导体粉体(粉末)含量少的相对方向的两个面上。电极连接位置要保证基极(或门极)与(集电极，漏极)之间的电流流过为梯度薄膜的梯度组成方向；同时要保证基极(或门极)与(发射机，源极)之间的电流流过为梯度薄膜的梯度组成方向，以下的晶体管和场效应管均以此连接方式为原则。场效应管电极可以只连接两个电极形成单极的场效应管电路。附图3中(a)会形成晶体管中的NPN形连接方式，通过调整其中P型半导体导电性梯度薄膜层的厚度、层数，以及所占空间区域大小和形状，也可以获得P型沟道的场效应管；
如果是半导体粉体(粉末)含量低的面接触叠加，如附图3中(b),具体的电极连接位置基极(或门极)位于半导体粉体(粉末)含量低的两个面的接触层，其余两个电极(集电极，漏极或者发射机，源极)分别连接在半导体粉体(粉末)含量多的相对方向的两个面上。会形成晶体管中的PNP形连接方式，通过调整其中N型半导体导电性梯度薄膜层的厚度、层数,以及所占空间区域大小和形状，也可以获得N型沟道的场效应管；
电极端子连接主要是基于场效应管和双极性晶体管特性要求连接，具体连接方式可以多样化，但是电流通路必须沿着材料微观结构梯度方向流动才可以实现PN结功能，而且附图3(a)(b)中的集电极(或漏极)和发射极(或源极)也是可以互换位置的。在附图3(a)(b)薄膜器件，一个方向加载热源或者辐射源，也会产生类似源极或发射极同样效果，此时就是光敏三极管或场效应管类型。
如果只连接其中两个端子加载电极电路，那么附图3中(a)或者(b)封装结构也可以用于制造高效梯度热电器件或者热致冷器件，而且这一热电器件或者热致冷器件是性能是各向异性的。
其中附图1梯度薄膜中的NTC纳米颗粒，也可以替换为其他半导体粉体之一种或数种(其具体化学组成不限，见本专利技术方案所列举半导体粉体材料种类)；附图1梯度薄膜中石墨烯可以替换为二维薄膜一种或数种均可，比如：磷烯、硼烯、硅烯、氧化铟锡、硒化物和硫化物系列二维薄膜之一种或数种。以下附图说明的组合也包含这种替换。
附图4所示参考专利CN201810197960专利附图2，将附图2所示两个梯度薄膜叠加，加压使其结合紧密。半导体粉体(粉末)含量高的两个面接触叠加，形成的材料微观结构如附图4中(a),会形成晶体管中的NPN形连接方式，通过调整其中P型梯度薄膜层的厚度也可以获得P型沟道的场效应管；具体的电极连接位置，基极(或门极)位于半导体粉体(粉末)含量高的两个面接触层处，其余两个电极(集电极，漏极或者发射机，源极)分别连接在半导体粉体(粉末)含量少的相对方向的两个面上。电极连接位置要保证基极(或门极)与(集电极，漏极)之间的电流流过为梯度薄膜的梯度组成方向；同时要保证基极(或门极)与(发射机，源极)之间的电流流过为梯度薄膜的梯度组成方向。
器件材料结构如附图4中(b),具体的电极连接位置基极(或门极)位于半导体粉体(粉末)含量低的两个面的接触层，其余两个电极(集电极，漏极或者发射机，源极)分别连接在半导体粉体(粉末)含量多的相对方向的两个面上。会形成晶体管中的PNP形连接方式，通过调整其中N型梯度薄膜层的厚度,也可以获得N形沟道的场效应管。
图中的电极端子连接，主要是基于场效应管和双极性晶体管特性要求连接，具体连接方式可以多样化，而且附图4(a)(b)中的集电极(或漏极)和发射极(或源极)也是可以互换位置的。
附图5所示将附图1和附图2中的梯度PN结薄膜结构，也按照半导体粉体(粉末)含量高的两个面接触叠加，形成的材料微观结构如附图5中(a),会形成NPN形连接方式晶体管，通过调整其中P型梯度薄膜层的厚度和区域大小形状也可以获得P型沟道的场效应管；具体的电极连接位置，基极(或门极)位于半导体粉体(粉末)含量高的两个面接触层处，其余两个电极(集电极，漏极或者发射机，源极)分别连接在半导体粉体(粉末)含量少的相对方向的两个面上。电极连接位置要保证基极(或门极)与(集电极，漏极)之间的电流流过为梯度薄膜的梯度组成方向；同时要保证基极(或门极)与(发射机，源极)之间的电流流过为梯度薄膜的梯度组成方向。
材料微观结构如附图5中(b)，电极连接位置基极(或门极)位于半导体粉体(粉末)含量低的两个面的接触层，其余两个电极(集电极，漏极或者发射机，源极)分别连接在半导体粉体(粉末)含量多的相对方向的两个面上。会形成PNP形连接方式晶体管，通过调整其中N型梯度薄膜层的厚度,也可以获得N形沟道的场效应管。
附图6(a)因为梯度PN结薄膜是柔性的，所以可以制成弯曲各种形状。两个梯度叠层PN结薄膜，半导体粉体(粉末)含量高的两个曲面接触叠加，此时需要弯曲的模具作为成型支撑面，加压使其结合紧密。电极连接与附图3，4，5一样，保证形成晶体管中的NPN形连接方式，电流沿着梯度方向流动，可以获得三极管；通过调整其中P型梯度薄膜层的厚度和形状区域大小，也可以获得P型沟道的场效应管。
两个梯度叠层PN结薄膜，半导体粉体(粉末)含量低的曲面接触叠加，此时需要弯曲的模具作为成型支撑面，加压使其结合紧密。形成的材料微观结构如附图6中(b),极连接与附图3，4，5一样，保证形成晶体管中的电流沿着梯度方向流动，会形成晶体管中的PNP形连接方式；通过调整其中N型梯度薄膜层的厚度,也可以获得N形沟道的场效应管。其中两个半球体之间过渡区还可以用第三个平板型梯度薄膜连接。
图中的电极端子连接，主要是基于场效应管和双极性晶体管特性要求连接，具体连接方式可以多样化，而且附图6(a)(b)中的集电极(或漏极)和发射极(或源极)也是可以互换位置的。附图6同样也可以用于高效热电器件制造封装形式。附图6主要是说明，对于柔性梯度薄膜材料，因为其柔性，可以制备成多种形状和形式，形成晶体管或者场效应管器件。
附图7是一种理论完美极限的梯度薄膜叠加后成为晶体管或场效应管的材料示意图，此时二维薄膜材料为单原子厚度薄膜，半导体粉体颗粒有序呈梯度浓度排列于此结构中，举例来说，附图7(a)如果是P型半导体颗粒，其表面空穴，将优先被包覆的二维薄膜的自由电子填充，那么二维薄膜表面会呈现缺电子的空穴P型导电状态；然后不同浓度的P型半导体颗粒梯度排列后成梯度薄膜，这一梯度薄膜在反向与另一个梯度薄膜叠加。这样就可以成为一个PNP组装方式的N型沟道场效应管。
附图7(b)如果是N型半导体颗粒，其表面多余电子，将优先进入被包覆的二维薄膜表面，二维薄膜会呈现富余电子的空穴N型导电状态；然后不同浓度的N型半导体颗粒梯度排列后成梯度薄膜，这一梯度薄膜在反向与另一个梯度薄膜叠加。这样就可以成为一个NPN组装方式的P型沟道场效应管。
附图7(a)(b)中的集电极(或漏极)和发射极(或源极)也是可以互换位置的。附图7所示，一般只能采取电子探针组装方式才可以达到如此完美结构，是梯度薄膜组装的成晶体管或者场效应管的终极完美微观结构。
附图8为附图1或附图2梯度薄膜连接电极后其电流与电压(I/V)变化关系实际测试曲线，曲线显示其I/V关系为PN结特性。
附图9(a)具体PNP型晶体管的电性能转移特性测试数据曲线，以附图4(b)所示测试说明：此时漏极和门极之间加载恒流恒压，那么改变源极(图中source)的电压，从0增加到0.4V,漏极和门极的通过电流就会变小，直至电流为零，通过源极的电压信号改变，就可以实现对于漏极和门极的电路通断控制。同理附图9(b)为NPN型晶体管的电性能转移特性测试数据曲线，连接是以附图4(a)所示测试。
具体实施方式举例：
本发明提供所述的柔性复合梯度薄膜的具体组合方法，
具体实施方式示例：
实施例1：首先，单层石墨烯粉与NTC半导体热敏材料100纳米Mn3Co2NiO18-x(x〉0.01)粉体混合，两者就压制成一片单片复合膜；根据涂敷100纳米Mn3Co2NiO18-x(x〉0.01)粉末质量不同，可以制备多个不同Mn3Co2NiO18-x含量的单片复合薄膜。其次，制叠层复合薄膜，多个不同Mn3Co2NiO18-x含量的单片复合薄膜，按照Mn3Co2NiO18-x含量的高低，依次叠合在一起，通过压力机械或者其他压片手段，叠加在一起，形成叠层结构复合薄膜。叠层梯度结构复合薄膜具体局部微观结构示意如附图1所示，连接电极，电路连通后保证电流流过梯度方向，此时这一梯度薄膜就变成了一个柔性PN结二极管。
将两个叠层梯度柔性PN结薄膜采用附图3的方式再次组合叠加，在平板模具上压力机加压3Mpa，压制30分钟，使两个梯度薄膜结合紧密，两个薄膜层数和梯度分布可以不一致，但是具体结构电极连接方向依据附图3说明，可以分为PNP或NPN叠加方式两种结构的双极晶体管；对于其中PNP型中N型层数厚度改变也可以获得相应的N沟道场效应管。
由于薄膜具有柔性，具体还可以变形进行叠加，形成曲面形状，此时需要曲面支撑模具支撑，在电极连接后，于10MPa的压力机上压制15分钟使其致密化。
这一叠加PN结组合后的薄膜，当一个表面受热，也会在产生电流传导，接通其中的两个电极，可以获得此热电电流，所以组合薄膜也可以用于热电材料，而且是各向异性热电特性。
实施例2：首先，制复合单片薄膜，氧化锌ZnO掺砷As的半导体平均粒径50纳米粉体，10层原子厚的磷烯与氧化锌ZnO半导体粉体材料依据质量配比1:1，1:3,1:4,1:5,1:7：1:9,六种混合粉料放入研磨设备分别研磨混合，用电子显微镜检测,90％以上NTC半导体粉体包覆石墨烯后,可认为混合均匀，然后分别将六种不同氧化锌ZnO半导体含量的混合粉末分别压片，制成六种单片复合薄膜。其次，制叠层复合薄膜，六个不同氧化锌ZnO半导体含量的单片复合薄膜，按照薄膜中氧化锌ZnO半导体含量的高低，依次叠合在一起，通过压力机械或者其他压片手段，叠加在一起，形成叠层结构复合薄膜。叠层结构复合薄膜具体局部微观结构示意如附图2所示。连接电极，电路连通后保证电流流过梯度方向，此时这一梯度薄膜就变成了一个PN结二极管。
将两个叠层梯度结构复合柔性PN结薄膜采用附图4的方式再次组合叠加，两个薄膜层数和梯度分布可以不一致，在平板模具上压力机加压5Mpa，压制20分钟，使两个梯度薄膜之间结合紧密，两个薄膜层数和梯度分布可以不一致，但是具体结构方向依据附图4说明，可以分为PNP或NPN叠加方式两种结构。由于薄膜具有柔性，具体还可以变形进行叠加，形成曲面形状，此时需要曲面支撑模具。
这一叠加组合薄膜，当一个表面受热，也会在产生电流传到，接通其中的两个电极，可以获得此热电电流，所以组合薄膜也可以用于热电材料，而且是各向异性热电特性。
实施例3：首先，制复合单片薄膜，半导体掺磷的硅粉的平均粒径20纳米粉体，10层原子厚的硼烯与硅粉粉体材料采用专利CN201810197960过程采用附图2所示结构，复合成梯度结构多层薄膜。连接电极，电路连通后保证电流流过梯度方向，此时这一梯度薄膜就变成了一个PN结二极管。
将两个叠层梯度结构复合柔性PN结薄膜加一个平板梯度薄膜组合，采用附图6(a)的方式再次组合叠加，压力机加压5Mpa，压制20分钟，使两个梯度薄膜之间结合紧密，或者对于两个薄膜变形成带缺口的球体，球体加压需要球面的模具作为支撑面；但是具体结构方向依据附图6，可以分为PNP或NPN叠加方式两种结构。由于薄膜具有柔性，具体还可以变形进行叠加，形成其他曲面形状。这一叠加组合薄膜，当一个特定表面受热，也会在产生电流传到，接通其中的两个电极，可以获得此热电电流，所以组合薄膜也可以用于热电材料，而且是各向异性热电特性。
叠层结构复合柔性PN结薄膜局部具体微观结构示意如附图1所示，此薄膜还可以与玻璃薄膜或者塑料膜再复合，以增强其力学强度和韧性。
实施例4：首先，制复合单片薄膜，半导体掺铟硅粉的平均粒径30纳米粉体，2层原子厚的二硫化钼薄膜与硅粉粉体材料采用专利CN201810197960过程采用附图2所示结构，复合成梯度结构多层薄膜，连接电极，电路连通后保证电流流过梯度方向，此时这一梯度薄膜就变成了一个PN结二极管。
将两个叠层梯度柔性PN结薄膜采用附图4的方式再次组合叠加；同样加压压制是使两者结合紧密，但是具体结构方向依据附图4，可以分为PNP或NPN叠加方式两种结构，获得晶体管和场效应管特性。由于薄膜具有柔性，具体还可以变形进行叠加，形成其他曲面形状。
这一叠加组合薄膜，当一个特定表面受热，也会在产生电流传到，接通其中的两个电极，可以获得此热电电流，所以组合薄膜也可以用于热电材料，而且是各向异性热电特性。
叠层结构复合薄膜还可以与玻璃薄膜或者塑料膜再复合，以增强其力学强度和韧性。
实施例5：首先，碳化硅半导体平均粒径50纳米粉体，1层原子厚的石墨烯粉体材料，依据专利CN201810197960制成梯度叠层复合薄膜，叠层结构复合薄膜具体局部微观结构示意如附图1和2所示，此薄膜还可以与聚合物薄膜再复合，以增强其力学强度和韧性。连接电极，电路连通后保证电流流过梯度方向，此时这一梯度薄膜就变成了一个PN结二极管。
将两个叠层梯度结构复合柔性PN结薄膜采用附图5的方式再次组合叠加，两个薄膜层数和梯度分布可以不一致，但是具体结构方向依据附图5，可以分为PNP或NPN叠加方式两种结构。由于薄膜具有柔性，具体还可以变形进行叠加，形成曲面形状。
两个薄膜组合叠加，再加上一个梯度薄膜形成PNP-P或者N-NPN组合，当一个表面受热，也会在产生电流传到，接通其中的两个电极，可以获得此热电电流，所以组合薄膜也可以用于热电材料器件，而且是各向异性热电特性；也可以电流反向形成电制冷材料器件。
实施例6：首先，砷化镓半导体平均粒径60纳米粉体，2层原子厚的硼烯粉体材料，依据专利CN201810197960制成梯度叠层复合薄膜，叠层结构复合薄膜具体局部微观结构示意如附图1和2所示，此薄膜还可以与聚合物薄膜再复合，以增强其力学强度和韧性。连接电极，电路连通后保证电流流过梯度方向，此时这一梯度薄膜就变成了一个PN结二极管。
将两个叠层梯度结构复合柔性PN结薄膜采用附图5的方式再次组合叠加，两个薄膜层数和梯度分布可以不一致，但是具体结构方向依据附图5，可以分为PNP或NPN叠加方式获得不同结构和特性的晶体管。由于薄膜具有柔性，具体还可以变形进行叠加，形成曲面形状。
这一叠加组合薄膜，当一个表面受热，也会在产生电流传到，接通其中的两个电极，可以获得此热电电流，所以组合薄膜也可以用于热电材料，而且是各向异性热电特性。
实施例7：首先，单原子层石墨烯0.4nm厚和平均粒径3纳米掺铟硅粉的半导体粉体，单层原子厚石墨烯与硅粉粉体颗粒材料采用附图7所示结构，复合成梯度结构。可以分为PNP或NPN叠加方式两种结构，连接电极就可以获得晶体管和场效应管特性。由于薄膜具有柔性，具体还可以变形进行叠加，形成其他曲面形状。这一封装组合结构，可以替代目前电脑中央数字处理器(CPU)中的晶体管功能。而且其单元晶体管尺寸最小可以实现石墨烯单层厚度的1nm尺度，这为今后CPU集成度提高提供了新的制造加工可能路径。
这一叠加组合柔性PN结薄膜，当一个特定表面受热或光辐射，也会在产生电流传到，接通其中的两个电极，可以获得此热辐射信号，所以组合薄膜也可以用于热光探测材料，而且是各向异性热光探测特性。叠层结构复合薄膜还可以与玻璃薄膜或者塑料膜再复合，以增强其力学强度和韧性。
实施例8：首先，CdTe半导体平均粒径20纳米粉体，2层原子厚的硼烯粉体材料，依据专利CN201810197960制成梯度叠层复合薄膜，叠层结构复合薄膜具体局部微观结构示意如附图1所示，此薄膜还可以与聚合物薄膜再复合，以增强其力学强度和韧性。连接电极，电路连通后保证电流流过梯度方向，此时这一梯度薄膜就变成了一个PN结二极管。
将两个叠层梯度结构复合柔性PN结薄膜采用附图3的方式再次组合叠加，两个薄膜层数和梯度分布可以不一致，但是具体结构方向依据附图3，可以分为PNP或NPN叠加方式两种结构。由于薄膜具有柔性，具体还可以变形进行叠加，形成曲面形状。这一叠加组合薄膜，当一个表面受热，也会在产生电流传到，接通其中的两个电极，可以获得此热电电流，所以组合薄膜也可以用于热电材料，而且是各向异性热电特性。
实施例9：首先，ZnSiP2半导体平均粒径36nm纳米粉体，10层原子厚的硅烯粉体材料，依据专利CN201810197960制成梯度叠层复合薄膜，叠层结构复合薄膜具体局部微观结构示意如附图1和2所示，此薄膜还可以与聚合物薄膜再复合，以增强其力学强度和韧性。连接电极，电路连通后保证电流流过梯度方向，此时这一梯度薄膜就变成了一个PN结二极管。
将三个叠层梯度结构复合柔性PN结薄膜采用附图5的方式再次组合叠加，三个薄膜层数和梯度分布和位置可以根据需要变形，但是具体结构方向依据附图5，可以分为PNP或NPN叠加方式两种结构。由于薄膜具有柔性，具体还可以变形进行叠加，形成更复杂曲面形状。这一叠加组合薄膜，当一个表面受热，也会在产生电流传到，接通其中的两个电极，可以获得此热电电流，所以组合薄膜也可以用于热电材料，而且是各向异性热电特性。
实施例10：首先，砷化镓半导体平均粒径60纳米粉体，20层原子厚的石墨烯粉体材料，依据专利CN201810197960制成梯度叠层复合薄膜，叠层结构复合薄膜具体局部微观结构示意如附图2所示。连接电极，电路连通后保证电流流过梯度方向，此时这一梯度薄膜就变成了一个PN结二极管。
将三个叠层梯度薄膜结构复合柔性PN结薄膜采用附图6的方式再次组合叠加，三个梯度薄膜可以按照层数和梯度分布裁切组合，但是具体电极连接方向依据附图6说明，满足电流流过梯度结构方向，可以分为PNP或NPN叠加方式获得不同结构和特性的晶体管。此时的PNP结构中N区的厚度可以增加或者层数增加，由于薄膜具有柔性，具体还可以变形进行叠加，形成曲面形状。这一叠加组合薄膜，会形成N沟道的柔性场效应管。NPN叠加方式下，P区的厚度可以增加或者层数增加，叠加组合柔性薄膜，会形成P沟道的柔性场效应管。
实施例11：首先，碳化硅半导体平均粒径20纳米粉体，5层原子厚的二硫化钼粉体材料，依据专利CN201810197960制成梯度叠层复合薄膜，叠层结构复合薄膜具体局部微观结构示意如附图2所示。连接电极，电路连通后保证电流流过梯度方向，此时这一梯度薄膜就变成了一个PN结二极管。
将两个叠层梯度薄膜结构复合柔性PN结薄膜采用附图5的方式再次组合叠加，两个梯度薄膜可以按照层数和梯度分布裁切组合，但是具体电极连接方向依据附图5说明和场效应管国家标准规定，但是本器件必须满足通电后，电流流过梯度结构方向，可以分为PNP或NPN叠加方式获得不同结构和特性的晶体管。此时的PNP结构中N区的厚度可以增加或者层数增加，由于薄膜具有柔性，具体还可以变形进行叠加，形成曲面形状。这一叠加组合薄膜，会形成N沟道的柔性场效应管。NPN叠加结构方式下，其中P区的厚度可以增加或者层数增加，叠加组合柔性薄膜，会形成P沟道的柔性场效应管。
实施例12：首先，锰钴镍氧化物半导体平均粒径50纳米粉体，5层原子厚的石墨烯粉体材料，依据专利CN201810197960制成梯度叠层复合薄膜，叠层结构复合薄膜具体局部微观结构示意如附图2所示。连接电极，电路连通后保证电流流过梯度方向，此时这一梯度薄膜就变成了一个PN结二极管。
将两个叠层梯度薄膜结构复合柔性PN结薄膜采用附图5的方式再次组合叠加，两个梯度薄膜可以按照层数和梯度分布裁切组合，但是具体电极连接方向依据附图5说明和场效应管国家标准规定，但是本器件必须满足通电后，电流流过梯度结构方向，可以分为PNP或NPN叠加方式获得不同结构和特性的三极管晶体管。将此三极管和二极管结合可以获得制造出滤波器件，继续组合可以制成复杂的柔性可变形的集成电路。
以上实施例中,所制柔性二极管PN结特性与附图8测试曲线类似，三极管晶体管或场效应管，电性能转移特性测试曲线变化与附图9类似。
1.本专利将半导体无机粉体材料与二维材料复合成叠层梯度薄膜，在梯度薄膜连接电极，导通电路后叠层梯度薄膜会显示二极管PN结特性。利用此特性可以替代硅锗材料的二极管，并且是一种柔性的二极管PN结。
2.将两个或多个叠层梯度PN结特性薄膜进行二次叠加组合，加压压制使两个或多个叠层梯度薄膜结合紧密，可以实现三极管晶体管或场效应管的功能，是一种可以根据应用需要变形的晶体管或场效应管柔性器件。
3.组合PN结特性梯度薄膜的PNP型晶体管或N沟道型场效应管，具体的PNP型电极连接位置，基极(或门极)位于半导体粉体(粉末)含量低的两个面接触层处，其余两个电极(集电极，漏极或者发射机，源极)分别连接在半导体粉体(粉末)含量多的相对方向的两个面上。电极连接位置要保证基极(或门极)与(集电极，漏极)之间的电流流过为梯度薄膜的梯度组成方向；同时要保证基极(或门极)与(发射机，源极)之间的电流流过为梯度薄膜的梯度组成方向，通过改变控制PNP型N型导电半导体特性层部分的厚度、所占据空间区域大小和层数，可以获得不同特性的N型沟道的场效应管；
4.组合PN结特性梯度薄膜的NPN型晶体管或P沟道型场效应管，具体的NPN电极连接位置，基极(或门极)位于半导体粉体(粉末)含量高的两个面接触层处，其余两个电极(集电极，漏极或者发射机，源极)分别连接在半导体粉体(粉末)含量少的相对方向的两个面上。电极连接位置要保证基极(或门极)与(集电极，漏极)之间的电流流过梯度薄膜的梯度组成方向；同时要保证基极(或门极)与(发射机，源极)之间的电流流过梯度薄膜的梯度组成方向；通过改变控制NPN型P型导电半导体特性层部分的厚度、所占据空间区域大小和层数，可以获得不同特性的P型沟道的场效应管。
5.获得的两个或多个叠层梯度薄膜组合结构柔性器件，只连接其中两个电极，也可以用于制备高效的热生电柔性器件或者热制冷柔性器件。

Claims (9)

1.一种二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体二极管，其特征在于包括半导体粉体与二维材料复合簿膜和两个电极；两个电极分别位于簿膜的上端及下端，两个电极之间形成二极管的PN结；所述两个电极的连接电流通过的路线与多层梯度簿膜的材料含量梯度变化线方向的角度大于零度，小于180度。
2.根据权利要求1所述二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体二极管，其特征在于：以半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜，取代半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜；所述半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜是：多个半导体粉体与二维材料复合簿膜，按照半导体粉体在簿膜中的含量进行梯度叠层，即为半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜。
3.一种二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体三极管或场效应管，其特征在于包括两个叠加的半导体粉体与二维材料复合簿膜和三个电极；两个半导体粉体与二维材料复合簿膜的二次叠加原则为：相互接触的为如果P型半导体粉体含量高的簿膜面，对应NPN型三极管或P沟道场效应管；或P型半导体粉体含量低的簿膜面，对应PNP型三极管或N沟道场效应管；相互接触的如果是N型半导体粉体含量高的簿膜面，对应PNP型三极管或N沟道场效应管；或N型半导体粉体含量低的簿膜面，对应PNP型三极管或N沟道场效应管；两个电极分别位于叠加后簿膜的上端及下端，另一个电极位于两个叠加簿膜面接触部位；所述两个电极的连接电流通过的路线与多层簿膜的梯度线的角度大于零度，小于180度。
4.根据权利要求3所述二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体三极管或场效应管，其特征在于：将两个半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜，取代半导体粉体与二维材料复合簿膜。
5.根据权利要求3所述二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体三极管或场效应管，其特征在于：将一个半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜，取代其中的一个半导体粉体与二维材料复合簿膜。
6.一种权利要求2或4或5或6中所述半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜的压制方法，其特征在于：多个半导体粉体与二维材料复合簿膜，在压力机上0.1MPa以上，至少压制10秒以上，最优压制时间在15分钟以上使两个薄膜或者多个薄膜结合紧密成为一体式半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜。
7.根据权利要求1～5所述任一项二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体二极管、三极管或场效应管，以及权利要求6所述半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜的压制方法，其特征在于：所述半导体粉体包括：导电能力介于导体与绝缘体之间，电阻率约在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围内的粉末材料。
8.根据权利要求7所述任一项二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体二极管、三极管或场效应管，以及权利要求6所述半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜的压制方法，其特征在于：所述半导体粉体包括：氧化亚铜Cu2O粉末，闪锌矿ZnS粉末，碳化硅SiC粉末，方铅矿PbS粉末；半导体元素硒Se粉末，锗Ge粉末和硅Si粉末及其掺杂了变价磷P、镓Ga、锡Sn或者铟In元素形成的半导体粉末；以Ⅲ－V族化合物中砷化镓GaAs粉末；无机化合物半导体二元系、三元系或四元系粉末；所述二元系粉末包括：①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si的粉末。②Ⅲ-V族:由周期表中Ⅲ族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb组成的粉末，典型的代表为GaAs粉末；③Ⅱ-VI族:Ⅱ族元素Zn、Cd、Hg和VI族元素S、Se、Te形成的化合物粉末；ZnS、CdTe、HgTe的粉末；④Ⅰ－Ⅶ族：Ⅰ族元素Cu、Ag、Au和Ⅶ族元素Cl、Br、I形成的化合物的粉末，其中CuBr、CuI的粉末；⑤V-VI族：
V族元素As、Sb、Bi和VI族元素S、Se、Te形成的化合物的粉末,如Bi2Te3、Bi2Se3、Bi2S3、As2Te3等粉末；⑥某些稀土族元素Sc、Y、Sm、Eu、Yb、Tm与V族元素N、As或VI族元素S、Se、Te形成的化合物粉末；其他包括Si-AlP、Ge-GaAs、InAs-InSb、AlSb-GaSb、InAs-InP、GaAs-GaP的粉末；三元系包括由一个Ⅱ族和一个Ⅳ族原子去替代Ⅲ－V族中两个Ⅲ族原子所构成的粉末：ZnSiP2、ZnGeP2、ZnGeAs2、CdGeAs2、CdSnSe2的粉末和CuGaSe2、AgInTe2、AgTlTe2、CuInSe2、CuAlS2，Cu3AsSe4、Ag3AsTe4、Cu3SbS4、Ag3SbSe4粉末；四元系Cu2FeSnS4的粉末更复杂的无机化合物的粉末；还有，第四周期中的B族和过渡族元素Cu、Zn、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni，Zr，Ga，Sn，Al的氧化物组成的复合粉末；包括以上所述粉末二次组合或者混合的具有半导体特性的粉体。
9.根据权利要求书7项所述任一项二维材料与半导体粉体梯度复合材料的柔性晶体二极管、三极管或场效应管，以及权利要求6所述半导体粉体与二维材料复合梯度簿膜的压制方法，其特征在于：所述二维材料特指为原子层数在1000层以下的导电薄膜，包括石墨烯，磷烯、硼烯、硅烯、铅烯、氧化铟锡、硒化物和硫化物系列二维导电薄膜。
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