[發明專利]摻雜MXene的突觸型薄膜晶體管及其制備方法

在審

• 申請號: 202110262862.1
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113035946A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 曹一心;趙春;趙策洲;劉伊娜;楊莉
• 申請（專利權）人: 西交利物浦大學
• 主分類號: H01L29/51
• 分類號: H01L29/51;H01L29/49;H01L29/786;H01L21/445;H01L21/34
• 代理公司: 蘇州謹和知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 葉棟

1.一種摻雜MXene的突觸型薄膜晶體管，其特征在于，所述摻雜MXene的突觸型薄膜晶體包括自下而上依次層疊設置的柵電極、襯底、絕緣層、金屬氧化物半導體層、以及源電極和漏電極，所述絕緣層為摻雜MXene的高介電常數材料絕緣層。

2.如權利要求1所述的摻雜MXene的突觸型薄膜晶體管，其特征在于，所述高介電常數材料為氧化鋁、氧化鎵、氧化釔、氧化釹、氧化鑭、氧化鈧、氧化鋯中的一種或兩種以上的組合。

3.如權利要求1所述的摻雜MXene的突觸型薄膜晶體管，其特征在于，所述金屬氧化物半導體層的材料為氧化銦、氧化鋅、氧化錫、鋅錫氧、銦鎵鋅氧和銦鋅氧中的一種。

4.一種摻雜MXene的突觸型薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述制備方法用以制備如權利要求1-3項中任一項所述的摻雜MXene的突觸型薄膜晶體管，所述制備方法包括：

S1、提供襯底，對所述襯底進行清洗；

S2、在所述襯底的一表面上制備柵電極；

S3、對所述襯底遠離所述柵電極的表面進行親水處理；

S4、利用水溶液法，在所述襯底遠離所述柵電極的表面制備摻雜MXene的高介電常數材料絕緣層；

S5、在所述摻雜MXene的高介電常數材料絕緣層上制備金屬氧化物半導體層；

S6、在所述金屬氧化物半導體層上制備源電極和漏電極，得到摻雜MXene的突觸型薄膜晶體管。

5.如權利要求4所述的摻雜MXene的突觸型薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述摻雜MXene的高介電常數材料絕緣層的具體制備步驟為：

a1、制備MXene分散液：將MAX粉末通過氫氟酸刻蝕除掉鋁，再通過多次超聲、離心形成MXene分散液；

a2、制備高介電常數材料前驅體溶液，并將所述MXene分散液和高介電常數材料前驅體溶液混合得到混合液，其中，MXene濃度為1-5mg/ml；

a3、形成摻雜MXene的高介電常數材料絕緣層：將所述混合液滴于所述襯底遠離所述柵電極的表面上；以1000-6000rpm的速度在空氣中旋涂，在80-300℃的溫度下預退火10-60min；再在200-300℃的空氣中后退火或在室溫-250℃的溫度下深紫外光或紫外臭氧處理1-60min。

6.如權利要求5所述的摻雜MXene的突觸型薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述MXene分散液和高介電常數材料前驅體溶液的摩爾比為0.01-10：1。

7.如權利要求5所述的摻雜MXene的突觸型薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述高介電常數材料前驅體溶液為硝酸鹽或氯化鹽的2-巰基乙醇，乙醇或水溶液，所述硝酸鹽或氯化鹽的摩爾濃度為0.01-3mol/L。

8.如權利要求7所述的摻雜MXene的突觸型薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述硝酸鹽為硝酸鋁、硝酸鎵、硝酸釔、硝酸釹、硝酸鑭、硝酸鈧、硝酸鋯和硝酸氧鋯中的一種；所述氯化鹽為氯化鋁、氯化鎵、氯化釔、氯化釹、氯化鑭、氯化鈧、氯化鋯和氯氧化鋯中的一種。

9.如權利要求4所述的摻雜MXene的突觸型薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述金屬氧化物半導體層由磁控濺射法、原子層沉積法和溶液法中的一種制備得到。

10.如權利要求9所述的摻雜MXene的突觸型薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述金屬氧化物半導體層的具體制備步驟為：制備金屬氧化物半導體前驅體溶液；并將所述金屬氧化物半導體前驅體溶液滴于所述襯底遠離所述柵電極的表面上；以1000-6000rpm的速度在空氣中旋涂；在80-300℃的溫度下預退火10-60min；再在200-300℃的空氣中后退火或在室溫-250℃的溫度下深紫外光或紫外臭氧處理1-60min，其中，金屬氧化物半導體前驅體溶液為銦、鋅、錫、鎵中的一個或兩種以上的硝酸鹽或氯化鹽。