[發(fā)明專利]一種基于二維Ga2S3納米片的可彎曲式場效應光電晶體管及其制備方法

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• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110224042A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李國強;鄭昱林;王文樑
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L31/112
• 分類號: H01L31/112;H01L31/0392;H01L31/032;H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;隆翔鷹

1.一種基于二維Ga₂S₃納米片的可彎曲式場效應光電晶體管，其特征在于：自下至上依次包括柔性襯底（1）和二維Ga₂S₃納米片（2），且所述二維Ga₂S₃納米片層（2）的上方設(shè)有源電極（3）、漏電極（5）和柵電極（4），柵電極（4）設(shè)置在源電極（3）和漏電極（5）之間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可彎曲式場效應光電晶體管，其特征在于：所述柔性襯底（1）的厚度為250~300 nm，且選自PET、PDMS或ITO；所述二維Ga₂S₃納米片（2）的厚度為5~7 nm，層數(shù)為1~3層；所述源電極（3）和漏電極均（5）包括自下而上依次層疊的Ti金屬層和Au金屬層，且所述Ti金屬層的厚度為20~30 nm，Au金屬層的厚度為60~80 nm；所述源電極（3）、漏電極（5）的長為80~100 nm，寬為60~80 nm，間距為300~360 nm；所述柵電極（4）包括自下而上依次層疊的Ni金屬層和Au金屬層，Ni金屬層的厚度為40~50 nm，Au金屬層的厚度為80~100nm，且所述柵電極（4）的長為80~100 nm，寬為60~80 nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1~2任一項所述基于二維Ga₂S₃納米片的可彎曲式場效應光電晶體管的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）將Si襯底進行清洗處理，然后在Si襯底表面生長出SiO₂層，形成SiO₂/Si結(jié)構(gòu)；

（2）在所述SiO₂/Si結(jié)構(gòu)上化學氣相沉積生長得到Ga₂S₃層，形成Ga₂S₃/SiO₂/Si結(jié)構(gòu)；

（3）對所述Ga₂S₃/SiO₂/Si結(jié)構(gòu)進行機械剝離得到二維Ga₂S₃納米片，將二維Ga₂S₃納米片轉(zhuǎn)移至柔性襯底上，形成二維Ga₂S₃納米片/柔性襯底結(jié)構(gòu)；

（4）對所述二維Ga₂S₃納米片/柔性襯底結(jié)構(gòu)進行光刻處理，然后在表面上蒸鍍依次形成Ti金屬層和Au金屬層作為源和漏電極，最后去膠；

（5）將步驟（4）去膠后的結(jié)構(gòu)再進行光刻處理，然后在表面上蒸鍍依次形成Ni金屬層和Au金屬層作為柵電極，然后去膠得到所述基于二維Ga₂S₃納米片的可彎曲式場效應光電晶體管。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可彎曲式場效應光電晶體管的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中清洗處理包括：首先用丙酮超聲清洗4~6 min，接著無水乙醇超聲清洗3~5 min，去除表面的有機雜質(zhì)，然后使用去離子水超聲清洗3~5 min，最后用氮氣槍吹走Si襯底表面的水汽；所述SiO₂層的形成是通過PECVD。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可彎曲式場效應光電晶體管的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，所述PECVD生長SiO₂層工藝條件為：利用機械泵及分子泵抽真空至石英管內(nèi)壓力維持2~4×10^-6 Torr，石英管加熱至450~550 ℃，然后停下分子泵向腔體內(nèi)通入SiH₄和CO₂，SiH₄的流量為40~80 sccm，CO₂的流量120~180 sccm，生長過程中射頻等離子體功率保持在200 ~250 W，沉積時間為10~20分鐘，反應室內(nèi)壓力維持為60~160 mTorr下沉積SiO₂層。