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申请/专利权人：复旦大学

摘要：本发明提供了一种基于范德华接触调控的二维半导体场效应晶体管制备方法，包括制备二维半导体沟道层、接触缓冲层以及形成于所述缓冲层上的源电极、漏电极，所述缓冲层设置在源极、漏极与二维半导体沟道层的接触位置，所述缓冲层最终通过退火挥发去除。本发明基于范德华接触调控的二维半导体场效应晶体管制备方法，通过缓冲层保护二维半导体沟道层，防止二维半导体沟道层在形成源极、漏极的过程中被高能金属粒子破坏，从而提升二维半导体场效应晶体管的迁移率与电流开关比。本发明提供的基于范德华接触调控的二维半导体场效应晶体管制备方法与常规工艺兼容，不需要额外的光刻步骤即可实现。

主权项：1.一种基于范德华接触调控的二维半导体场效应晶体管制备方法，其特征在于，该方法包括以下具体步骤：A1：衬底清洗选择表面氧化50~300nm二氧化硅的P型重掺杂硅片作为衬底，将衬底依次放置于丙酮、异丙醇及去离子水中，每种溶液下用超声波清洗机在100~250W的功率下超声清洗5~20min，完成超声清洗的衬底用氮气枪吹干表面去离子水；A2：二维二硫化铼纳米沟道材料的制备采用机械剥离方法，用英格兰胶带从二硫化铼块材上剥离得到二维二硫化铼薄片；再将剥离得到的二维二硫化铼薄片转移到剥离专用聚二甲基硅氧烷凝胶膜上；用光学显微镜观察聚二甲基硅氧烷凝胶膜，通过颜色判断粘附于其上方的二维二硫化铼薄片的厚度；选择半透明、厚度为1~5nm、表面均匀的二维二硫化铼薄片，并利用二维材料转移平台将筛选出的二维二硫化铼薄片转移到步骤A1中清洗完成的衬底上；A3：二维二硫化铼场效应晶体管的电极图案化在步骤A2中转移到衬底上的二维二硫化铼表面分别旋涂一层甲基丙烯酸甲酯和一层聚甲基丙烯酸甲酯，旋涂每层光刻胶的剂量为0.05~0.10ml；用两步旋涂法旋涂每层光刻胶，第一步转速为300~800rmin，时间为20~40s，第二步转速为4000~6000rmin，时间为150~200s，每层旋涂完毕后，以温度为120~180℃，时间为5~10min的前烘工艺在热台上将光刻胶烘干；旋涂后的硅片拍摄光学照片，并将照片导入到版图软件中进行电极的布局设计；完成电极设计后的硅片放置到电子束曝光设备中进行曝光，曝光后的硅片放到显影液中进行显影，显影时间为8~10s，显影完毕后用异丙醇清洗并用氮气枪吹干，最后放到真空退火炉中，在-0.1MPa真空条件下以120~180℃的温度退火10~30min，去除表面残留的异丙醇；A4：二维二硫化铼场效应晶体管的硒牺牲层制备将步骤A3中完成退火的硅片迅速放入到真空热蒸发镀膜系统中，并立刻开始抽真空，将真空度抽至0.5×10-4~1.0×10-4Pa；待真空度达到要求后，以16~19A的电流大小，0.1~0.3Ås的蒸镀速度在电极区域蒸镀1~10nm硒牺牲层；A5：二维二硫化铼场效应晶体管的源漏电极制备完成硒牺牲层制备以后，再用60~90A的电流大小，以0.3~2.0Ås的蒸镀速度，在硒牺牲层上蒸镀40~80nm金电极；A6：二维二硫化铼场效应晶体管的剥离工艺将步骤A5中完成电极制备的二维二硫化铼场效应晶体管从真空热蒸发镀膜系统中取出并放置到45~50℃恒温加热的丙酮溶液中浸泡10~30min；浸泡完成后，先用丙酮溶液冲洗，去除器件表面多余的金薄膜，完成剥离操作，再用异丙醇溶液清洗残留在器件表面的丙酮溶液，最后用氮气枪吹干；A7：二维二硫化铼场效应晶体管硒牺牲层的去除将步骤A6中吹干后的二维二硫化铼场效应晶体管放到真空退火炉中，在-0.1MPa的真空条件下以120~180℃的温度退火1~15h，去除硒牺牲层和残留的异丙醇，制得所述的二维半导体场效应晶体管。

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