[發(fā)明專利]一種超低能離子注入方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010214723.7
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN113451513A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 狄重安;項蘭義;金文龍;申弘光;朱道本
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號: H01L51/00
• 分類號: H01L51/00
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 聶稻波;謝怡婷

1.一種超低能離子注入方法，所述方法包括如下步驟：

S1：在基底上依次形成導(dǎo)電下電極、半導(dǎo)體層、電解質(zhì)絕緣層和導(dǎo)電上電極；

S2：在所述導(dǎo)電上電極和所述導(dǎo)電下電極之間施加電壓，所述電解質(zhì)絕緣層中的離子在電場力的作用下加速并獲得能量，實現(xiàn)離子對所述半導(dǎo)體層的離子注入。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括如下步驟：

S3：在離子注入完成后，將所述電解質(zhì)絕緣層和所述半導(dǎo)體層分離，阻止離子的回流。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，步驟S1中，所述基底選自玻璃、陶瓷或聚合物，所述基底的厚度為1-10000μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其中，步驟S1中，所述半導(dǎo)體層的厚度為1nm-1000μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其中，例如所述導(dǎo)電上電極和導(dǎo)電下電極材料為自金屬、合金、金屬氧化物、重摻雜半導(dǎo)體和導(dǎo)電聚合物中的任意一種；具體的，所述金屬為金、銀、鋁、鎳或銅；所述合金材料為鎂銀合金、鉑金合金、錫箔合金、鋁箔合金、錳鎳銅合金、鎳鈦鋁合金、鎳鉻鐵合金、鎳錳鐵合金、鎳鐵合金或鎳鋅合金；所述金屬氧化物為氧化銦錫、二氧化錳或二氧化鉛；所述重摻雜半導(dǎo)體為磷摻雜的硅、硼摻雜的硅或砷摻雜的硅；其中，磷、硼或砷的摻雜質(zhì)量百分濃度均為1-3％；所述導(dǎo)電聚合物為聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩；

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電下電極和導(dǎo)電上電極的厚度為1nm-1000μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其中，步驟S1中，形成所述半導(dǎo)體層的原料為具有半導(dǎo)電學(xué)傳輸性質(zhì)的有機化合物材料；例如選自具有共軛結(jié)構(gòu)的小分子材料和聚合物材料中至少一種；

優(yōu)選地，所述具有共軛結(jié)構(gòu)的小分子材料和聚合物材料為含有單雙鍵交替分子單元組成的化合物，具體為含苯環(huán)、噻吩環(huán)、乙烯基或吡咯單元的材料及其衍生物。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的方法，其中，步驟S1中，形成所述電解質(zhì)絕緣層原料為含離子的化合物或混合物，例如選自離子鹽、離子鹽-絕緣復(fù)合物和離子鹽溶液中的任意一種。

優(yōu)選地，所述電解質(zhì)絕緣層可以是固態(tài)、凝膠態(tài)、液態(tài)等形式。

優(yōu)選地，所述固態(tài)和凝膠態(tài)可以是將形成所述電解質(zhì)絕緣層的原料通過旋涂、噴涂、轉(zhuǎn)移、剪切拉膜、噴墨打印等方法涂覆在半導(dǎo)體層上后獲得的；

優(yōu)選地，所述液態(tài)可以是將導(dǎo)電下電極、半導(dǎo)體層和導(dǎo)電上電極放置在含有形成所述電解質(zhì)絕緣層的原料的溶液中。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的方法，其中，步驟S2中，所述能量在10^-9-10eV范圍內(nèi)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的方法，其中，制備得到的半導(dǎo)體材料中注入的離子濃度10¹²-10²⁴cm^-3。

10.一種非易失性超低能離子注入方法，所述方法包括如下步驟：

S1：在基底上依次形成導(dǎo)電下電極、半導(dǎo)體層、電解質(zhì)絕緣層和導(dǎo)電上電極；

S2：在所述導(dǎo)電上電極和所述導(dǎo)電下電極之間施加電壓，所述電解質(zhì)絕緣層中的離子在電場力的作用下加速并獲得能量，實現(xiàn)離子對所述半導(dǎo)體層的離子注入；

S3：在離子注入完成后，將所述電解質(zhì)絕緣層和所述半導(dǎo)體層分離，阻止離子的回流。