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包括二維材料的半導體器件以及制造該半導體器件的方法與流程

文檔序號:11810197閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種光電器件,包括:

第一電極;

第二電極;以及

在所述第一電極和所述第二電極之間的半導體有源層,

其中所述第一電極和所述第二電極中的至少一個包括摻雜的石墨烯,以及

其中所述半導體有源層具有0.1eV或更大的內(nèi)建電勢。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電器件,其中

所述第一電極和所述第二電極中的其中之一包括用p型摻雜劑摻雜的石墨烯,以及

所述第一電極和所述第二電極中的另一個包括用n型摻雜劑摻雜的石墨烯。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電器件,其中

所述第一電極和所述第二電極中的其中之一包括用p型摻雜劑或n型摻雜劑摻雜的石墨烯,以及

所述第一電極和所述第二電極中的另一個包括金屬性材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電器件,其中所述摻雜的石墨烯與所述金屬性材料的功函數(shù)之差是0.1eV至5eV。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電器件,其中所述半導體有源層的內(nèi)建電場是0.3MV/cm至100MV/cm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電器件,其中

所述半導體有源層包括鄰近所述第一電極的第一區(qū)域以及鄰近所述第二電極的第二區(qū)域,以及

所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中的至少一個是摻雜區(qū)域。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光電器件,其中

當所述第一電極用第一類型的摻雜劑摻雜時,所述半導體有源層的所述第一區(qū)域用所述第一類型的摻雜劑摻雜,和/或

當所述第二電極用第二類型的摻雜劑摻雜時,所述半導體有源層的所述第二區(qū)域用所述第二類型的摻雜劑摻雜。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光電器件,其中所述半導體有源層的所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域彼此間隔開或彼此接觸。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電器件,其中所述半導體有源層包括具有二維晶體結(jié)構(gòu)的二維(2D)半導體。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電器件,其中

所述二維半導體包括金屬硫?qū)倩锘牧希约?/p>

所述金屬硫?qū)倩锘牧习ò琈o、W、Nb、V、Ta、Ti、Zr、Hf、Tc、Re、Cu、Ga、In、Sn、Ge和Pb的金屬元素以及包含S、Se和Te的硫?qū)僭亍?/p>

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電器件,其中所述半導體有源層包括量子點。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電器件,其中所述第一電極、所述第二電極和所述半導體有源層中的至少一個包括二維材料。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電器件,其中所述半導體有源層的所述內(nèi)建電勢小于或等于5eV。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電器件,其中所述光電器件包括光電探測器或光伏器件。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電器件,其中所述光電探測器是自供電的光電探測器。

16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電器件,還包括:

與所述第一電極接觸的第一接觸電極;以及

與所述第二電極接觸的第二接觸電極。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光電器件,其中所述第一接觸電極和所述第二接觸電極在水平方向上彼此間隔開。

18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光電器件,其中所述第一接觸電極和所述第二接觸電極在豎直方向上彼此間隔開。

19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電器件,其中

所述第一電極在第一方向上從所述半導體有源層延伸,以及

所述第二電極在與所述第一方向相反的第二方向上從所述半導體有源層延伸。

20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電器件,其中

所述第一電極在第一方向上從所述半導體有源層延伸,以及

所述第二電極在與所述第一方向垂直的第二方向上從所述半導體有源層延伸。

21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電器件,其中

所述第一電極、所述第二電極和所述半導體有源層組成單位單元,

所述光電器件包括多個單位單元,并且還包括分別連接到所述多個單位單元的第一端的多個第一接觸電極以及共同地連接到所述多個單位單元的第二端的第二接觸電極。

22.一種光電器件,包括:

第一電極;

第二電極;以及

半導體有源層,插置在所述第一電極和所述第二電極之間并且包括二維半導體和量子點中的至少一個,

其中所述半導體有源層在所述第一電極和所述第二電極之間具有0.1eV或更大的內(nèi)建電勢。

23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光電器件,其中所述第一電極和所述第二電極中的至少一個包括摻雜的石墨烯。

24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光電器件,其中

所述第一電極和所述第二電極中的其中之一包括用p型摻雜劑摻雜的石墨烯,以及

所述第一電極和所述第二電極中的另一個包括用n型摻雜劑摻雜的石墨烯。

25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光電器件,其中

所述第一電極和所述第二電極中的其中之一包括用p型摻雜劑或n型摻雜劑摻雜的石墨烯,以及

所述第一電極和所述第二電極中的另一個包括金屬性材料。

26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光電器件,其中

所述半導體有源層包括鄰近所述第一電極的第一區(qū)域以及鄰近所述第二電極的第二區(qū)域,以及

所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中的至少一個是摻雜區(qū)域。

27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光電器件,其中

當所述第一電極用第一類型的摻雜劑摻雜時,所述半導體有源層的所述第一區(qū)域用所述第一類型的摻雜劑摻雜,以及

當所述第二電極用第二類型的摻雜劑摻雜時,所述半導體有源層的所述第二區(qū)域用所述第二類型的摻雜劑摻雜。

28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光電器件,其中

所述二維半導體包括金屬硫?qū)倩锘牧?,以?/p>

所述金屬硫?qū)倩锘牧习ò琈o、W、Nb、V、Ta、Ti、Zr、Hf、Tc、Re、Cu、Ga、In、Sn、Ge和Pb的金屬元素以及包含S、Se和Te的硫?qū)僭亍?/p>

29.一種晶體管,包括:

源電極;

漏電極;

在所述源電極和所述漏電極之間的半導體層;以及

柵電極,配置為施加電場到所述半導體層,

其中所述源電極和所述漏電極中的至少一個包括摻雜的石墨烯,所述半導體層具有0.1eV或更大的內(nèi)建電勢。

30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的晶體管,其中

所述源電極和所述漏電極中的其中之一包括用p型摻雜劑摻雜的石墨烯,以及

所述源電極和所述漏電極中的另一個包括用n型摻雜劑摻雜的石墨烯。

31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的晶體管,其中

所述源電極和所述漏電極中的其中之一包括所述摻雜的石墨烯,以及所述源電極和所述漏電極中的另一個包括金屬性材料。

32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的晶體管,其中所述摻雜的石墨烯與所述金屬性材料的功函數(shù)之差是0.1eV至5eV。

33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的晶體管,其中所述半導體層的內(nèi)建電場是0.3MV/cm至100MV/cm。

34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的晶體管,其中

所述半導體層包括鄰近所述源電極的第一區(qū)域以及鄰近所述漏電極的第二區(qū)域,以及

所述第一區(qū)域和所述第二區(qū)域中的至少一個是摻雜區(qū)域。

35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的晶體管,其中

當所述源電極用第一類型的摻雜劑摻雜時,所述半導體層的所述第一區(qū)域用所述第一類型的摻雜劑摻雜,以及

當所述漏電極用第二類型的摻雜劑摻雜時,所述半導體層的所述第二區(qū)域用所述第二類型的摻雜劑摻雜。

36.根據(jù)權(quán)利要求29所述的晶體管,其中所述半導體層包括二維半導體和量子點中的至少之一。

37.根據(jù)權(quán)利要求29所述的晶體管,其中

所述半導體層是隧穿層,以及

所述晶體管是隧穿晶體管。

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