本實用新型涉及半導(dǎo)體器件，特別涉及量子隧穿場效應(yīng)晶體管。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)是通過柵極電壓調(diào)節(jié)溝道區(qū)的能帶結(jié)構(gòu)，使得電子能夠通過溝道流向漏極，但這所需要的外偏壓及柵極電壓相對較大，功耗較高。

由此人們提出了一種新的電子器件，量子隧穿場效應(yīng)晶體管(TFET)，它是在較小的偏壓及柵極電壓下調(diào)節(jié)隧穿溝道材料的能帶，進而控制電子隧穿溝道區(qū)的難易程度，實現(xiàn)電流的開關(guān)態(tài)。傳統(tǒng)的TFET結(jié)構(gòu)如圖1所示，包含p型參雜的源極、n型參雜的漏極、未參雜本征半導(dǎo)體的隧穿溝道區(qū)以及柵極。然而，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的TFET結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的功耗仍然較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種量子隧穿場效應(yīng)晶體管，具有良好的柵極電流電壓調(diào)控性能。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的實施方式公開了一種量子隧穿場效應(yīng)晶體管，量子隧穿場效應(yīng)晶體管包括源極、漏極、溝道區(qū)、摻雜區(qū)、第一柵極和第二柵極；

在位于源極與漏極之間的溝道區(qū)兩側(cè)表面上分別設(shè)置第一柵極和第二柵極，溝道區(qū)為石墨烯；

摻雜區(qū)位于溝道區(qū)中，摻雜區(qū)的寬度小于溝道區(qū)的寬度，摻雜區(qū)的深度等于溝道區(qū)的深度，摻雜區(qū)為含有氮化硼的石墨烯。

本實用新型實施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于：

在本實用新型的量子隧穿場效應(yīng)晶體管中，在源極與漏極之間的溝道區(qū)兩側(cè)表面上設(shè)置兩個柵極，并且在溝道區(qū)中設(shè)置摻雜區(qū)，可以使該量子隧穿場效應(yīng)晶體管具有良好的柵極電流電壓調(diào)控性能，適合用作低功耗的電子器件。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的量子隧穿場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型第一實施方式中一種量子隧穿場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實用新型第一實施方式中一種量子隧穿場效應(yīng)晶體管的漏電流關(guān)于柵極電壓的曲線示意圖。

具體實施方式

在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細節(jié)。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒有這些技術(shù)細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現(xiàn)本申請各權(quán)利要求所要求保護的技術(shù)方案。

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作進一步地詳細描述。

本實用新型第一實施方式涉及一種量子隧穿場效應(yīng)晶體管。圖2是該量子隧穿場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該量子隧穿場效應(yīng)晶體管包括源極1、漏極3、溝道區(qū)2、摻雜區(qū)6、第一柵極4和第二柵極5。

在位于源極1與漏極3之間的溝道區(qū)2兩側(cè)表面上分別設(shè)置第一柵極4和第二柵極5，溝道區(qū)2為石墨烯。優(yōu)選地，源極1為P型摻雜(例如摻硼元素)的石墨烯，漏極3為N型摻雜(例如摻氮元素)的石墨烯?？梢岳斫猓┦且环N已知材料。

摻雜區(qū)6位于溝道區(qū)2中，摻雜區(qū)6的寬度小于溝道區(qū)2的寬度，摻雜區(qū)6的深度等于溝道區(qū)2的深度，摻雜區(qū)6為含有氮化硼的石墨烯。優(yōu)選地，摻雜區(qū)6的寬度大于溝道區(qū)2的寬度的二分之一。可以理解，在石墨烯中摻雜氮化硼已被Band gap engineering of chemical vapor deposited graphene by in situ BN doping，Appl Nanosci(2014)4:989–996公開，并且石墨烯的摻雜技術(shù)已很成熟，在石墨烯中進行N型或P型摻雜已被許多論文所公開，其摻雜后的材料都是已知材料。

此外，可以理解，第一柵極4和第二柵極5中的每一個柵極包括金屬層(42、52)和氧化物層(41、51)。氧化物層(41、51)可以為HfO₂，或其他氧化物。

采用如圖2所示的量子隧穿場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，可以通過柵極電壓來調(diào)控電流電壓曲線特性(如圖3所示)，相比于傳統(tǒng)的TFET結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更低功耗，適合用作低功耗的電子器件且其亞閾值擺輻能達到100mV/decade。

在本實用新型的量子隧穿場效應(yīng)晶體管中，在源極與漏極之間的溝道區(qū)兩側(cè)表面上設(shè)置兩個柵極，并且在溝道區(qū)中設(shè)置摻雜區(qū)，可以使該量子隧穿場效應(yīng)晶體管具有良好的柵極電流電壓調(diào)控性能，適合用作低功耗的電子器件。

需要說明的是，在本專利的權(quán)利要求和說明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

雖然通過參照本實用新型的某些優(yōu)選實施方式，已經(jīng)對本實用新型進行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本實用新型的精神和范圍。