[發明專利]一種柔性基片襯底的異質結構薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201810135078.2
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108231910A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 李雙美;張東;何喬;趙志剛
• 申請（專利權）人: 沈陽工程學院
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/45;H01L29/24;H01L21/34;C23C14/35;C23C14/08;C23C14/06
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 呂敏

一種柔性基片襯底的異質結構薄膜及其制備方法，屬于薄膜制備技術領域。該薄膜從下到上依次包括聚酰亞胺柔性襯底層、第一導電薄膜、Ga₂O₂材料層、VO₂材料層、第二導電薄膜及抗腐蝕保護層。本發明采用聚酰亞胺(PI)材料作為襯底基片，采用Ga2₂O₂作為緩沖層，采用AZO作為器件的導電電極，蒸鍍TiN材料作為抗腐蝕保護層，可以緩解聚酰亞胺與VO₂材料晶格失配大的難題，可以制備出高質量的VO₂材料，導電性能大幅度提高、電阻率降低，TiN薄膜與AZO透明導電薄膜的融合度高，有效解決了器件的腐蝕問題，進一步提高了器件的使用壽命。該制備工藝簡單，可實現規模生產。

技術領域

本發明屬于異質結構薄膜制備技術領域，特別涉及一種柔性基片異質結構薄膜及其制備方法。

背景技術

二氧化釩(VO₂)在341K的臨界溫度(Tc)下發生溫度驅動的可逆半導體到金屬(SMT)一級轉變，并伴隨著晶體對稱性的改變。在低于Tc的溫度下，VO₂處于單斜晶相(P21/c)的半導體態，其中V原子對的能量間隙為0.6eV。在高于Tc的溫度下，VO₂處于四方晶系(P42/mnm)金屬態，其中在費米能級和V3d帶之間的重疊消除了上述帶隙。這種晶體對稱性和電子帶結構的躍遷通常伴隨著其電阻率和近紅外傳輸的突然變化。因此， VO₂長期以來被認為是智能材料中的關鍵材料，憑借這些獨特的性能， VO₂薄膜已被廣泛研究。眾所周知，襯底的選擇對所生長的薄膜的電學和光學性質有重要的影響。由于其寬帶隙(4.49eV)和一些其他優異的性能，氧化鎵(Ga₂O₃)可能是自硅后，新一代重要的半導體材料。特別地，由于其具有更高的可靠性，更長的壽命和更低的功率消耗的優點，目前基于氮化鎵的光電子和微電子器件已經步入了新型應用領域。因此， VO₂/Ga₂O₃組合的異質結構可能為固態電子學和光子電子學中的新穎器件結構開辟新的機會。此外，具有開關特性的氧化物半導體的集成也對新興的基于光子腔的器件和有源材料表現出巨大的潛力。然而，傳統的制備方法均采用藍寶石或者Si基片作為襯底，其襯底不具備柔性性能，造成現有技術中的大功率器件柔性差，開關速度低，驅動功率大，驅動電路復雜，開關頻率低。所以制備出柔性大功率的VO₂/Ga₂O₃異質結構器件是相當困難的。

發明內容

為了解決現在技術上的不足，本發明提供一種柔性基片襯底的異質結構薄膜及其制備方法，可以制備柔性可彎曲的異質結構薄膜。

本發明一種柔性基片襯底的異質結構薄膜，從下到上依次包括聚酰亞胺柔性襯底層、第一導電薄膜、Ga₂O₃材料層、VO₂材料層、第二導電薄膜及抗腐蝕保護層。

優選地，所述第一導電薄膜和第二導電薄膜均為AZO透明導電薄膜。

優選地，所述抗腐蝕保護層為TiN抗腐蝕保護層。

優選地，所述聚酰亞胺柔性襯底層的厚度為為0.4～1.2mm。

本發明所述柔性基片襯底的異質結構薄膜的制備方法，在聚酰亞胺柔性襯底依次制備第一AZO透明導電薄膜、Ga₂O₃材料層、VO2材料層、第二AZO透明導電薄膜及TiN抗腐蝕保護層。