[發明專利]制備氧化鋯薄膜和柔性晶體管的方法

有效

• 申請號: 201711227689.1
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108232013B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 陸旭兵;龔巖芬;趙凱
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/40
• 代理公司: 44425 廣州駿思知識產權代理有限公司
• 代理人: 潘雯瑛<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明涉及一種制備氧化鋯薄膜的方法。本發明所述的制備氧化鋯薄膜的方法包括以下步驟：將乙酰丙酮鋯溶于N,N?二甲基甲酰胺(DMF)中，然后在水浴加熱下攪拌至澄清透明，制成氧化鋯前驅體溶液，再將氧化鋯前驅體溶液涂覆在襯底上，然后在室溫下的空氣環境內使用紫外光(UV)對涂覆溶液后的襯底進行照射處理，得到制備在襯底上的氧化鋯(ZrO2)薄膜。該制備氧化鋯薄膜的方法具有處理溫度低、能耗小、工藝簡單、制成的氧化鋯薄膜質量好且單位電容高的優點。本發明還涉及一種制備柔性晶體管的方法，包括按上述方法在柔性襯底上制備氧化鋯薄膜的步驟。該制備柔性晶體管的方法處理溫度低，避免柔性襯底受高溫而損壞，且工藝簡單。

技術領域

本發明涉及柔性器件制備技術領域，特別是涉及制備氧化鋯薄膜和柔性晶體管器件的方法。

背景技術

近年來，柔性電子技術的應用已經取得了長足的發展和深入的研究。特別是柔性可穿戴電子產品的逐漸出現，給柔性電子技術的商業化提供了更多的機會。

柔性電子器件，例如驅動柔性薄膜晶體管(TFT)包括由高介電常數柵極電介質材料(高K柵介質材料)在柔性襯底上制成的介電層。高K柵介質材料有氧化鋁、氧化鋯、氮氧化硅等，其制成的介電層能夠減少柵極漏電流，提高晶體管的可靠性。介電層一方面需要在較低的處理溫度下制備而成，以維持柔性基板的性能，另一方面需要達到較高的單位電容，才能使晶體管的工作電壓足夠低，保證移動電源可以滿足供電需求。

然而，現有介電層的制備大多采用熱氧化法、高溫熱退火、真空鍍膜、磁控濺射等高溫處理方法，會對柔性襯底造成嚴重破壞。例如，高溫熱退火制備氧化鋯薄膜的步驟為：先配置氧化鋯前驅體溶液，然后將氧化鋯前驅體溶液涂覆在柔性襯底上，再經過500-1200℃高溫燒結處理，得到氧化鋯薄膜用來作為器件的介電層。高溫燒結處理雖然能除去殘余的溶劑，提高薄膜的致密化程度，形成高質量的氧化鋯薄膜，但是柔性襯底通常為PET、PEN、PC等塑料，根本不能耐受高溫。而且，熱氧化法、高溫熱退火、真空鍍膜等方法對設備要求高、操作復雜、處理成本高，不利于大面積推廣。也有研究者在涂覆氧化鋯前驅體溶液之后，采取50-250℃的低溫處理制備氧化鋯薄膜，這種低溫制備方法雖然能避免高溫對柔性襯底的破壞，但會使氧化鋯薄膜致密程度降低而導致其介電常數過低，從而不能滿足器件的性能要求。

由此可見，現有的高K柵介質材料介電層的制備方法難以解決高溫處理與柔性襯板特性不兼容、低溫處理導致介電性能不理想的問題，阻礙了柔性電子器件的進一步發展。

發明內容

基于此，本發明的目的在于，提供一種制備氧化鋯薄膜的方法，其具有處理溫度低、能耗小、工藝簡單、制成的氧化鋯薄膜質量好且單位電容高的優點。

本發明采取的技術方案如下：

一種制備氧化鋯薄膜的方法，包括以下步驟：

將乙酰丙酮鋯溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，然后在水浴加熱下攪拌至澄清透明，制成氧化鋯前驅體溶液，再將氧化鋯前驅體溶液涂覆在襯底上，然后在室溫下的空氣環境內使用紫外光(UV)對涂覆溶液后的襯底進行照射處理，得到制備在襯底上的氧化鋯(ZrO₂)薄膜。

本發明利用低成本的化學溶液沉積法，結合室溫下的紫外光照處理對氧化鋯前驅體進行光解和固化，得到制備在襯底上的氧化鋯薄膜，整個制備過程在室溫下進行，襯底不會受到高溫破壞，因此該方法尤其適用于在柔性襯底上制備氧化鋯薄膜作為介電層，不僅解決了柔性基板與高溫處理難兼容性的問題，其中的紫外光照處理還提高了氧化鋯薄膜的質量，從而可提高柔性電子器件中介電層的介電常數，以保持優良的漏電性能和其他電學性能。本發明的制備氧化鋯薄膜的方法具有處理溫度低、能耗小、工藝簡單的優點，有利于實現大面積打印絕緣層制備，適合于絕緣層的工業生產。

進一步地，所述制備氧化鋯薄膜的方法具體包括以下步驟：