基于氣體分子插層耦合調(diào)控的微納米電子器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型公開了一種具有微納米結(jié)構(gòu)與基底禪合的微納米電子器件，屬于微納 電子器件領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 很多二維微納米結(jié)構(gòu)W及對(duì)其進(jìn)行物理化學(xué)修飾的衍生物，因其載流子濃度、熱 導(dǎo)率、可調(diào)節(jié)的金屬或半導(dǎo)體性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等特性，成為微納米電子器件中重要的基本結(jié) 構(gòu)。
[0003] 隨著大面積、高質(zhì)量微納米材料制備技術(shù)的成熟，將此類材料直接生長或者轉(zhuǎn)移 到各種基底上，實(shí)現(xiàn)基本元器件已經(jīng)逐漸被實(shí)用化。值得注意的是，與基底之間的電學(xué)禪合 會(huì)在一定程度上改變二維材料的電子結(jié)構(gòu)、輸運(yùn)特性等。此外，電子器件工作時(shí)功率較高， 且其外界接觸的界面多為較弱的相互作用(例如范德華相互作用力等）。
[0004] 因此如何保持微納米結(jié)構(gòu)與基底之間的電絕緣，并同時(shí)對(duì)器件運(yùn)行所產(chǎn)生的熱量 有效地耗散，成為保障工作效率與穩(wěn)定性的必要條件。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 綜上所述，確有必要提供一種能夠保持微納米結(jié)構(gòu)與基底之間的電絕緣、同時(shí)能 夠有效耗散運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量的微納米電子器件。
[0006] -種基于微納米結(jié)構(gòu)與基底禪合調(diào)控的微納米電子器件，包括一基底及一微納米 結(jié)構(gòu)層，其中，進(jìn)一步包括一氣體分子插層位于所述基底與微納米結(jié)構(gòu)層之間。
[0007] 所述氣體分子插層夾持于所述基底與微納米結(jié)構(gòu)層之間。
[000引所述基底與微納米結(jié)構(gòu)層之間形成一界面，所述氣體分子插層包括多個(gè)氣體分子 分散于所述基底與微納米結(jié)構(gòu)層之間的界面，形成一微納米結(jié)構(gòu)/氣體分子/基底界面。
[0009] 所述微納米結(jié)構(gòu)層為二維層狀材料，包括多個(gè)二維微納米結(jié)構(gòu)。
[0010] 所述二維微納米結(jié)構(gòu)為石墨締、六方氮化棚、過渡金屬硫族化合物中的一種或多 種組成的二維層狀材料。
[0011] 所述微納米結(jié)構(gòu)層與基底之間形成多個(gè)空隙，所述水層子插層中的氣體分子滲透 入所述空隙中。
[0012] 所述氣體分子插層為惰性氣體、氨氣、氧氣中的一種或多種分散于微納米結(jié)構(gòu)層 與基底之間的界面形成的氣體分子插層。
[0013] 所述氣體分子插層中的氣體分子為飽和狀態(tài)。
[0014] 所述基底的材料為氮化娃組成，所述微納米結(jié)構(gòu)層為石墨締組成，所述氣體分子 插層中氣體分子的密度大于等于10.0 atom/nm2。
[0015] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型提供的基于微納米結(jié)構(gòu)與基底禪合調(diào)控的微納米電 子器件，通過氣體分子插層對(duì)微納米結(jié)構(gòu)與基底之間的界面進(jìn)行調(diào)控，具有隔電導(dǎo)熱的性 質(zhì)，即可W有效保障電子器件與基底界面熱耗散效率同時(shí)實(shí)現(xiàn)電絕緣，在微納電子器件領(lǐng) 域有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微納米電子器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2為微納米電子器件中氣體分子插層對(duì)二維微納米結(jié)構(gòu)與基底電子密度分布的 調(diào)控示意圖，左圖為沒有注入氣氣分子時(shí)，石墨締/銅基底差分電荷密度分布;右圖為注入 氣氣分子之后，石墨締/氣氣分子/銅基底差分電荷密度分布。
[0018] 圖3為圖1所示微納米電子器件中氣體分子插層對(duì)二維微納米結(jié)構(gòu)與基底之間界 面熱導(dǎo)率的調(diào)控。
[0019] 主要元件符號(hào)說明
[0020]
[0021] 如下具體實(shí)施例將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面根據(jù)說明書附圖并結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)表 述。
[0023] 請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型提供的基于微納米結(jié)構(gòu)與基底禪合調(diào)控的微納米電子器 件100，包括一基底10，一微納米結(jié)構(gòu)層20及一氣體分子插層30，所述氣體分子插層30位于 所述基底10與微納米結(jié)構(gòu)層20之間。
[0024] 所述基底10的材料可為儀、銅、釘?shù)冉饘?，合金、氧化儀等金屬氧化物，二氧化娃等 絕緣體，娃等半導(dǎo)體，也可W為高分子材料，例如所述基底10可為娃片、透明基底玻璃、微柵 W及柔性透明高分子材料(例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇醋)等，可W根據(jù)需要進(jìn)行選擇。本實(shí) 施例中，所述基底10材料為銅。
[0025] 所述微納米結(jié)構(gòu)層20可為二維層狀材料，包括多個(gè)二維微納米結(jié)構(gòu)，所述二維微 納米結(jié)構(gòu)可為石墨締、六方氮化棚、過渡金屬硫族化合物(如二硫化鋼)等二維微納米結(jié)構(gòu)。 所述微納米結(jié)構(gòu)層20可覆蓋所述基底10的表面，并且與所述基底10之間形成一界面，并且 所述微納米結(jié)構(gòu)層20與基底10之間具有多個(gè)空隙。本實(shí)施例中，所述微納米結(jié)構(gòu)層20的材 料為石墨締。
[0026] 所述氣體分子插層30位于所述微納米結(jié)構(gòu)層20與基底10之間，具體的，所述氣體 分子插層30夾持于所述微納米結(jié)構(gòu)層20與基底10之間，并且分布于所述微納米結(jié)構(gòu)層20與 基底10之間的界面。所述氣體分子需要根據(jù)微納米結(jié)構(gòu)層20和基底10的性質(zhì)進(jìn)行選擇，具 體的，所述氣體分子為基本不與微納米結(jié)構(gòu)層20和基底10發(fā)生反應(yīng)的氣體構(gòu)成的插層，比 如氮?dú)?、氣氣等惰性氣體，也可W為氨氣、氧氣、氮?dú)獾葰怏w分子。進(jìn)一步，所述氣體分子插 層30包括多個(gè)氣體分子，所述氣體分子分散于所述微納米結(jié)構(gòu)層20與所述基底10之間的界 面，并滲透入所述微納米結(jié)構(gòu)層20與基底10之間的空隙中。所述微納米結(jié)構(gòu)層20、氣體分子 插層30及基底10形成微納米結(jié)構(gòu)/氣體分子/基底界面。所述氣體分子插層30可對(duì)二維微納 米結(jié)構(gòu)的形態(tài)W及其與基底10之間界面電、熱學(xué)性能的調(diào)控。所述氣體分子插層30的濃度 可W根據(jù)微納米電子器件100的需要進(jìn)行選擇。
[0027] 具體的，請(qǐng)一并參閱圖2,石墨締等二維微納米結(jié)構(gòu)與基底10之間的接觸會(huì)形成接 觸滲雜等電學(xué)禪合方式，從而引起二維微納米結(jié)構(gòu)電子結(jié)構(gòu)的改變，例如費(fèi)米能級(jí)的移動(dòng)、 與基底材料電子軌道的雜化禪合等。氣體分子插層30的存在會(huì)減弱甚至消除二維微納米結(jié) 構(gòu)與基底10之間的電子禪合，從圖中可W看出，不含有氣體插層時(shí)，石墨締與基底中的電子 都會(huì)向界面處移動(dòng)，形成很強(qiáng)的電學(xué)禪合;但是當(dāng)插入氣氣分子之后，石墨締與銅基底之間 的電子相互之間影響很小，幾乎可W認(rèn)為兩者是電絕緣的情形，從而保證二維微納米結(jié)構(gòu) 的電學(xué)性能。
[0028] 此外通過改變氣體分子的注入濃度、分布還可W進(jìn)一步調(diào)控界面電學(xué)禪合和器件 的電學(xué)性能。
[0029] 請(qǐng)一并參閱圖3,氣體插層分子的面密度、分布對(duì)于界面的熱耗散等熱學(xué)性能有重 要的影響。當(dāng)注入氣體濃度較小時(shí)，界面熱導(dǎo)率較低；而當(dāng)注入氣體濃度逐漸增大時(shí)，界面 熱導(dǎo)率逐漸增大，并逼近不含有氣體分子插層界面的熱導(dǎo)率。W石墨締/SiC基底為例，在室 溫下，當(dāng)氣體分子插層面密度為1.0 atom/nm2時(shí)，界面熱導(dǎo)率為72 MWm2ITi，隨著氣體插層 面密度的增加，界面熱導(dǎo)率會(huì)逐漸增加；當(dāng)注入氣體插層密度達(dá)到飽和（10.0 atom/nm2) 時(shí)，界面熱導(dǎo)率為84