CN111933793B - 拓扑场效应晶体管及其拓扑输运特性的调节方法 - Google Patents

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Abstract

一种拓扑场效应晶体管及其拓扑输运特性的调节方法，该拓扑场效应晶体管包含拓扑半导体作为所述拓扑场效应晶体管的沟道材料。本发明提供的拓扑场效应晶体管及其拓扑输运特性的调节方法，充分利用拓扑半导体的拓扑输运特性和半导体属性相结合的特点，能够实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的打开和关闭以及拓扑输运特性的连续变化，原理简单，可调控性强，与现代电子工业兼容，具有实际可行性。

Description

拓扑场效应晶体管及其拓扑输运特性的调节方法
技术领域
本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种拓扑场效应晶体管及其拓扑输运特性的调节方法。
背景技术
场效应晶体管是一种电压控制器件，其主要结构包括栅极、栅介质、沟道材料、接触电极和衬底等，其中，栅极和沟道材料之间隔着栅介质。场效应晶体管的工作原理是通过控制栅极电压来调节沟道材料的载流子浓度和费米能级，进而实现对沟道材料性质的调控。场效应晶体管通常应用于集成电路中的开关器件和逻辑器件等。寻找新型的沟道材料，对于发展高性能的场效应晶体管具有重要的应用价值。
近年来，拓扑半金属因其丰富的拓扑物理性质受到广泛的关注，拓扑半金属表现出的拓扑输运特性为实现高性能拓扑电子器件提供了可能性，例如，纵向负磁阻效应(negative longitudinal magnetoresistance)以及平面霍尔效应(planar Halleffect)。纵向负磁阻效应是指当磁场方向平行于样品中的电流方向时发生的负磁阻效应。平面霍尔效应是指当磁场方向既不平行也不垂直于样品中的电流方向时，在磁场方向和电流方向的平面内并且在垂直于电流的方向测量到非零的电压。拓扑半金属属于半金属材料，然而，半金属由于缺少能隙限制了其在电子学器件领域的应用。相比之下，半导体具有能隙并且更容易调控，与现代电子工业更加兼容。半导体也通常被用作场效应晶体管中的沟道材料，例如硅和锗等。
最近，新发现的拓扑半导体实现了拓扑输运特性和半导体属性的有机结合。如果以拓扑半导体作为沟道材料，发展新型的拓扑场效应晶体管，充分利用半导体具有能隙且易于调控的优势，实现拓扑输运特性的打开和关闭以及拓扑输运特性的连续变化，这将为有效调控拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性提供实际可行的方法，对未来高性能拓扑电子器件的研发可能起到关键性作用。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种拓扑场效应晶体管及其拓扑输运特性的调节方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种拓扑场效应晶体管，包含拓扑半导体作为所述拓扑场效应晶体管的沟道材料。
作为本发明的另一个方面，还提供了一种如上所述的拓扑场效应晶体管的制备方法，以碲作为沟道材料，其中，
使用物理气相沉积法或溶液法在所述拓扑场效应晶体管的沟道处形成碲；或
使用物理气相沉积法或溶液法在其它衬底上或溶液中形成碲，再将碲转移至所述拓扑场效应晶体管的沟道处。
作为本发明的又一个方面，还提供了一种如上所述的拓扑场效应晶体管或如上所述制备方法获得的拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的调节方法，包括：
调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级至拓扑半导体的能隙中实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的关闭状态；
调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级至拓扑半导体的导带或价带中实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的打开状态；即实现拓扑场效应晶体管拓扑输运特性的调节。
基于上述技术方案可知，本发明的拓扑场效应晶体管及其拓扑输运特性的调节方法相对于现有技术至少具有以下优势之一：
(1)本发明提供的拓扑场效应晶体管及其拓扑输运特性的调节方法，充分利用拓扑半导体的拓扑输运特性和半导体属性相结合的特点，能够实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的打开和关闭以及拓扑输运特性的连续变化，原理简单，可调控性强，与现代电子工业兼容，具有实际可行性；
(2)本发明缓解了拓扑材料的拓扑输运特性未得到有效调控的技术问题；
(3)本发明提供的拓扑场效应晶体管及其拓扑输运特性的调节方法，通过优选调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法中涉及的栅介质材料以及掺杂元素，为有效调控拓扑输运特性提供了多种可行方案；通过优选拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体材料，发挥拓扑半导体的半导体属性的优势，增强了拓扑输运特性的可调控性；
(4)本发明能够实现拓扑非平庸态(即拓扑输运特性的打开状态)到拓扑平庸态(即拓扑输运特性的关闭状态)的转变，为有效调控拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性提供了实际可行的方法，有望在未来高性能拓扑电子器件的研发中起到关键性作用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的能带结构示意图；
图2为本发明实施例提供的拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的打开状态以及关闭状态示意图；
图3为本发明实施例提供的调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法中的以氧化物为栅介质材料的栅压方法示意图；
图4为本发明实施例提供的调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法中的以离子液体为栅介质材料的栅压方法示意图。
附图中本发明实施例主要元件符号说明如下：
11-导带；
12-能隙；
13-价带；
14-导带底；
15-价带顶；
16-拓扑能带交点；
20-费米能级；
21-第一位置；
22-第二位置；
30-接触电极；
31-拓扑半导体；
32-氧化物栅介质；
33-栅极；
34-衬底；
40-接触电极；
41-拓扑半导体；
42-离子液体栅介质；
43-栅极；
44-衬底。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明公开了一种拓扑场效应晶体管，包含拓扑半导体作为所述拓扑场效应晶体管的沟道材料。
在本发明的一些实施例中，当所述拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的拓扑能带交点位于导带中时，所述拓扑半导体的拓扑能带交点与导带底相差小于1eV；
在本发明的一些实施例中，当所述拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的拓扑能带交点位于价带中时，所述拓扑半导体的拓扑能带交点与价带顶相差小于1eV。
在本发明的一些实施例中，所述拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的拓扑能带交点包括狄拉克点以及外尔点中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体为无机半导体材料。
在本发明的一些实施例中，所述拓扑半导体为碲。
本发明还公开了一种如上所述的拓扑场效应晶体管的制备方法，以碲作为沟道材料，其中，
使用物理气相沉积法或溶液法在所述拓扑场效应晶体管的沟道处形成碲；或
使用物理气相沉积法或溶液法在其它衬底上或溶液中形成碲，再将碲转移至所述拓扑场效应晶体管的沟道处。
本发明还公开了一种如上所述的拓扑场效应晶体管或如上所述制备方法获得的拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的调节方法，包括：
调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级至拓扑半导体的能隙中实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的关闭状态；
调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级至拓扑半导体的导带或价带中实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的打开状态；即实现拓扑场效应晶体管拓扑输运特性的调节。
在本发明的一些实施例中，调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级从位于拓扑半导体的能隙中变化至位于拓扑半导体的导带或价带中实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性从关闭状态过渡至打开状态；
在本发明的一些实施例中，调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级至拓扑半导体的导带或价带中并且靠近或远离拓扑半导体的导带或价带中的拓扑能带交点实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的增强或减弱；
在本发明的一些实施例中，所述拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性包括纵向负磁阻效应以及平面霍尔效应中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法包括栅压方法；
在本发明的一些实施例中，栅压方法中的栅介质材料包括氧化物栅介质和离子液体栅介质中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，当栅介质材料为氧化物栅介质时，所述栅压方法包括：使拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体与氧化物栅介质接触，通过调节与氧化物栅介质接触的栅极电压调节拓扑半导体的费米能级；
在本发明的一些实施例中，当栅介质材料为离子液体栅介质时，所述栅压方法包括：使拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体与离子液体栅介质接触，通过调节与离子液体栅介质接触的栅极电压调节拓扑半导体的费米能级。
在本发明的一些实施例中，所述氧化物栅介质包括二氧化硅、二氧化铪、三氧化二铝以及钛酸锶中的至少一种；
在本发明的一些实施例中，所述离子液体栅介质包括DEME-TFSI；
在本发明的一些实施例中，所述调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法还包括掺杂方法；
在本发明的一些实施例中，所述掺杂方法包括通过对拓扑半导体的材料进行掺杂来调节拓扑半导体的费米能级在初始状态时的位置。
在本发明的一些实施例中，当所述拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体采用的材料为碲时，采用掺杂方法调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级时的掺杂元素包括锑、铋、砷、磷、锡以及铅中的至少一种；
在本发明的一些实施例中，采用掺杂方法调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级时的掺杂方法包括：热扩散技术以及离子注入技术中的至少一种。
在一个示例性实施例中，本发明提供一种拓扑场效应晶体管及其拓扑输运特性的调节方法，该拓扑场效应晶体管包含拓扑半导体作为所述拓扑场效应晶体管的沟道材料，该拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的拓扑能带交点位于导带或价带中并且与导带底或价带顶相差小于1eV，该拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的拓扑能带交点包括狄拉克点以及外尔点中的至少一种，该拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体为无机半导体材料，该方法通过将拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级调节至拓扑半导体的能隙中实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的关闭状态，该方法通过将拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级调节至拓扑半导体的导带或价带中实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的打开状态，该方法通过使拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级从位于拓扑半导体的能隙中变化至位于拓扑半导体的导带或价带中实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性从关闭状态过渡至打开状态，该方法通过将拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级调节至拓扑半导体的导带或价带中并且逐渐靠近或远离拓扑半导体的导带或价带中的拓扑能带交点实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的逐渐增强或减弱。具体地，当拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级位于拓扑半导体的能隙中时，拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性处于关闭状态；当拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级位于拓扑半导体的导带或价带中时，并且位于拓扑半导体的导带底(拓扑能带交点与导带底相差小于1eV)或价带顶附近(拓扑半导体的拓扑能带交点与价带顶相差小于1eV)时，拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性处于打开状态；连续调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级从拓扑半导体的能隙至拓扑半导体的导带或价带实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性从关闭状态连续过渡至打开状态；当拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级位于拓扑半导体的导带或价带中时，连续调节费米能级并且使费米能级连续靠近或远离拓扑半导体的导带或价带中的拓扑能带交点实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的连续增强或减弱。在本发明的一些实施例中，所述调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法包括栅压方法或掺杂方法。
在本发明的一些实施例中，所述调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法中的栅压方法涉及的栅介质材料包括：氧化物和离子液体中的至少一种；优选地，氧化物包括二氧化硅、二氧化铪、三氧化二铝以及钛酸锶中的至少一种；优选地，离子液体为DEME-TFSI(DEME：(CH3CH2)2(CH2CH2OCH3)CH3N+，TFSI：(CF3SO2)2N-)。
在本发明的一些实施例中，所述拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的拓扑能带交点位于导带底或价带顶附近，其特征在于：当所述拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的拓扑能带交点位于导带中时，所述拓扑半导体的拓扑能带交点与导带底相差小于1eV；当所述拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的拓扑能带交点位于价带中时，所述拓扑半导体的拓扑能带交点与价带顶相差小于1eV；优选地，所述拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体采用的材料为碲。
在本发明的一些实施例中，所述拓扑场效应晶体管中的拓扑输运特性源于所述拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的拓扑能带交点，其中，拓扑能带交点包括狄拉克点以及外尔点中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，对所述优选的拓扑半导体碲进行所述调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法中的掺杂方法涉及的掺杂元素包括：锑、铋、砷、磷、锡以及铅中的至少一种，对所述优选的拓扑半导体碲进行所述调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法中的掺杂方法涉及的掺杂技术包括：热扩散技术以及离子注入技术中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，所述拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性包括平行场负磁阻效应(negative longitudinal magnetoresistance)以及平面霍尔效应(planar Halleffect)的至少一种。
以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。
在本实施例中，拓扑半导体的能带结构如图1所示，包括：导带11、能隙12、价带13、导带底14、价带顶15以及拓扑能带交点16。拓扑半导体的拓扑能带交点16位于价带13中，并且拓扑能带交点16与价带顶15相差小于1eV。拓扑半导体的拓扑能带交点16包括狄拉克点以及外尔点中的至少一种。
优选地，拓扑半导体为碲。
对实施例图1所示的拓扑半导体的能带结构，实施本发明提供的基于拓扑半导体的拓扑场效应晶体管的实现方法，如图2所示，当拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级20位于拓扑半导体的能隙12中，即第一位置21处时，拓扑半导体的拓扑输运特性处于关闭状态；当拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级20位于拓扑半导体的价带13中并且位于价带顶15附近时，即第二位置22处，拓扑半导体的拓扑输运特性处于打开状态；当拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级20从第一位置21处调节至第二位置22处，拓扑半导体的拓扑输运特性从关闭状态过渡至打开状态；当拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级20位于拓扑半导体的价带13中时，调节费米能级20从价带顶15连续变化至拓扑能带交点16，拓扑半导体的拓扑输运特性逐渐增强。本发明提供的基于拓扑半导体的拓扑场效应晶体管的实现方法，通过调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级，实现拓扑半导体的拓扑输运特性的打开和关闭，实现拓扑半导体的拓扑输运特性在打开状态和关闭状态之间相互转化，实现拓扑半导体的拓扑输运特性的连续变化，原理简单，可调控性强。
在本发明的一些实施例中，拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性包括纵向负磁阻效应(negative longitudinal magnetoresistance)以及平面霍尔效应(planar Halleffect)中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法中的栅压方法，栅极与拓扑半导体隔着栅介质。通过对栅极施加电压，调节电压的正负和大小，实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的打开状态和关闭状态以及拓扑输运特性的增强和减弱，从而有效调控拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性。
在本发明的一些实施例中，调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法中的栅压方法以氧化物为栅介质材料，如图3所示，包括：接触电极30、拓扑半导体31、氧化物栅介质32、栅极33以及衬底34；栅极33形成于衬底34的上方；氧化物栅介质32形成于栅极33的上方；拓扑半导体31形成于氧化物栅介质32的上方；接触电极30形成于氧化物栅介质32的上方且与拓扑半导体31接触。通过调节与氧化物栅介质32接触的栅极33的电压来调节拓扑半导体31的费米能级。
优选地，氧化物栅介质32包括二氧化硅、二氧化铪、三氧化二铝以及钛酸锶中的至少一种；
在本发明的一些实施例中，调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法中的栅压方法以离子液体为栅介质材料，如图4所示，包括：接触电极40、拓扑半导体41、离子液体栅介质42、栅极43以及衬底44；拓扑半导体41形成于衬底44的上方；接触电极40形成于衬底44的上方且与拓扑半导体41接触；离子液体栅介质42覆盖拓扑半导体41；栅极43形成于衬底44的上方且与离子液体栅介质42接触。通过调节与离子液体栅介质42接触的栅极43的电压调节拓扑半导体41的费米能级。
优选地，离子液体栅介质42为DEME-TFSI(DEME：(CH3CH2)2(CH2CH2OCH3)CH3N+，TFSI：(CF3SO2)2N-)。
在本发明的一些实施例中，对实施例图1优选的拓扑半导体碲，调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法中的栅压方法(图3和图4)涉及的接触电极(接触电极30和接触电极40)的材料包括：钯、金以及镍中的至少一种。
在本发明的一些实施例中，对实施例图1优选的拓扑半导体碲，调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的辅助方法中的掺杂方法涉及的掺杂元素包括：锑、铋、砷、磷、锡以及铅中的至少一种，调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的辅助方法中的掺杂方法涉及的掺杂技术包括：热扩散技术以及离子注入技术中的至少一种。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明实施例提供的拓扑场效应晶体管及其拓扑输运特性的调节方法有了清楚的认识。
以下以一具体实施例验证本发明实施例提供的拓扑场效应晶体管及其拓扑输运特性的调节方法的有效性：
在本实施例中，依据本发明提供的拓扑场效应晶体管及其拓扑输运特性的调节方法，具体包括：
A.选取表面SiO2层的厚度为300nm的SiO2/Si衬底，依次在丙酮、乙醇以及异丙醇中超声清洗并使用高纯氮气吹干SiO2/Si衬底表面；
B.通过物理气相沉积法或溶液法制备厚度小于100nm的碲纳米薄片，并转移至SiO2/Si衬底表面，碲纳米薄片位于SiO2层上方；
C.对碲纳米薄片通过电子束刻蚀制备霍尔电极图形，通过氩等离子体将碲纳米薄片刻蚀成标准霍尔棒(Hall bar)构型，通过蒸发镀膜技术沉积10/100纳米厚的金属钯/金作为电极材料(如图3所示)。
其中，碲纳米薄片作为拓扑场效应晶体管的沟道材料，SiO2/Si衬底的表面SiO2层作为氧化物栅介质材料，SiO2/Si衬底的Si层同时充当了栅电极和衬底的作用，对SiO2/Si衬底的Si层施加电压可以调节碲纳米薄片的载流子浓度和费米能级。
选取碲作为拓扑场效应晶体管的沟道材料，碲的价带中存在作为外尔点的拓扑能带交点，并且拓扑能带交点与价带顶相差大约0.2eV，因此碲的拓扑能带交点与价带顶距离较近，实现了拓扑输运特性和半导体属性的有机结合，有利于利用半导体具有能隙且易于调控的优势实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的打开和关闭以及拓扑输运特性的连续变化，从而有效调控拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性。
选取钯和金作为电极材料，钯和金具有很大的功函数(Pd 5.22-5.6eV，Au 5.10-5.47eV)，因此电极整体的功函数很大，有利于与通常为空穴掺杂的碲纳米薄片形成良好的欧姆接触。
将本实施例得到的拓扑场效应晶体管器件置于低温强磁场环境中测量拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性，以SiO2/Si衬底的表面SiO2层为氧化物栅介质，通过控制栅极电压调节拓扑场效应晶体管中的碲纳米薄片的载流子浓度和费米能级，从而实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的有效调节。
综上所述，本发明提供的拓扑场效应晶体管及其拓扑输运特性的调节方法，能够实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的打开和关闭，实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性在打开状态和关闭状态之间相互转化，实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的连续变化，原理简单，可调控性强，与现代电子工业兼容，具有实际可行性。通过优选调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法中涉及的栅介质材料以及掺杂元素，为有效调控拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性提供了多种可行方案。通过优选拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体材料，充分发挥半导体属性的优势，增强了拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的可调控性。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如前面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种拓扑场效应晶体管，其特征在于，包含拓扑半导体作为所述拓扑场效应晶体管的沟道材料；
其中，所述拓扑半导体为具有拓扑输运特性和半导体属性的无机半导体材料，所述拓扑半导体通过费米能级从位于所述拓扑半导体的能隙中变化至位于所述拓扑半导体的导带或价带中，实现所述拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性从关闭状态过渡至打开状态；
当所述拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的拓扑能带交点位于导带中时，所述拓扑半导体的拓扑能带交点与导带底相差小于1eV；
当所述拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的拓扑能带交点位于价带中时，所述拓扑半导体的拓扑能带交点与价带顶相差小于1eV。
2.根据权利要求1所述的拓扑场效应晶体管，其特征在于，
所述拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的拓扑能带交点包括狄拉克点以及外尔点中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的拓扑场效应晶体管，其特征在于，
所述拓扑半导体为碲。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的拓扑场效应晶体管的制备方法，以碲作为沟道材料，其特征在于，
使用物理气相沉积法或溶液法在所述拓扑场效应晶体管的沟道处形成碲；或
使用物理气相沉积法或溶液法在其它衬底上或溶液中形成碲，再将碲转移至所述拓扑场效应晶体管的沟道处。
5.一种如权利要求1或2所述的拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的调节方法，包括：
调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级至拓扑半导体的能隙中实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的关闭状态；
调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级至拓扑半导体的导带或价带中实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的打开状态；即实现拓扑场效应晶体管拓扑输运特性的调节；
其中，所述拓扑半导体为具有拓扑输运特性和半导体属性的无机半导体材料，所述拓扑半导体通过费米能级从位于所述拓扑半导体的能隙中变化至位于所述拓扑半导体的导带或价带中，实现所述拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性从关闭状态过渡至打开状态。
6.根据权利要求5所述的调节方法，其特征在于，
调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级从位于拓扑半导体的能隙中变化至位于拓扑半导体的导带或价带中实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性从关闭状态过渡至打开状态；
其中，调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级至拓扑半导体的导带或价带中并且靠近或远离拓扑半导体的导带或价带中的拓扑能带交点实现拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性的增强或减弱。
7.根据权利要求5所述的调节方法，其特征在于，
所述拓扑场效应晶体管的拓扑输运特性包括纵向负磁阻效应以及平面霍尔效应中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的调节方法，其特征在于，
所述调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法包括栅压方法；
其中，栅压方法中的栅介质材料包括氧化物栅介质和离子液体栅介质中的至少一种；
其中，所述氧化物栅介质包括二氧化硅、二氧化铪、三氧化二铝以及钛酸锶中的至少一种。
9.根据权利要求5所述的调节方法，其特征在于，
所述调节拓扑场效应晶体管中的拓扑半导体的费米能级的方法还包括掺杂方法。
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