[發(fā)明專利]單一載流子多孔膜支架及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112919404B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 韓宏偉;梅安意;王一帆;邱澤雄
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81C1/00;G01R1/04;G01R31/26
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尹麗媛;李智

本發(fā)明屬于半導體領域，具體涉及單一載流子多孔膜支架及其制備方法和應用，單一載流子多孔膜支架包括單一空穴多孔膜支架與單一電子多孔膜支架。單一空穴多孔膜支架結構依次為第一電極、第一空穴傳輸層、多孔絕緣支架層和多孔電極層，多孔用于填充半導體，以測試半導體材料中的空穴遷移率、空穴濃度與缺陷態(tài)密度。單一電子多孔膜支架結構依次為第一電極、第一電子傳輸層、多孔絕緣支架層、多孔第二電子傳輸層和多孔電極層，同樣多孔用于填充半導體，用以測試半導體材料中的電子遷移率、電子濃度與缺陷態(tài)密度。本發(fā)明提出的支架，制備工藝簡單，成本低廉，便于靈活調控，適用于宏觀化批量生產與高通量SCLC分析測試，是一種行之有效的SCLC器件設計思路。

技術領域

本發(fā)明屬于半導體領域，更具體地，涉及單一載流子多孔膜支架及其制備方法和應用。

背景技術

作為信息、新能源等高科技產業(yè)的基礎材料，半導體材料與技術在發(fā)光二極管、有機薄膜晶體管、太陽能電池等領域具有廣闊的應用前景，具有極其重要的戰(zhàn)略地位。深入研究半導體材料的性質對于深入認知半導體材料性質，進而改進半導體材料性能用以改進相關半導體器件的性能是至關重要的。對半導體而言，載流子遷移率、載流子濃度、缺陷態(tài)密度等性能參數(shù)是決定其性能的基礎，是各類半導體材料與器件開發(fā)所必須關注的問題。因而，如何準確、快速、高效的分析半導體材料的這些性能具有重大意義。

半導體遷移率等比較常見的經典測試方法主要包括渡越時間法、霍爾效應法、場效應管法等。渡越時間法測試中半導體需要具有良好的吸光能力，如果待測樣品帶隙較寬，不能效應儀器配備的激發(fā)光，則無法有效測試；霍爾效應法要求待測半導體材料具有較高的遷移率，如果待測樣品遷移率較低，則霍爾效應無法準確測出半導體的性質；對于場效應管測試法，需要將待測半導體制備成一個良好的場效應管，對待測半導體的導電性有著直接要求，同時測試過程中一般需要高精度三電極探針臺用于樣品電極的引出。總的來說，這些測試方法一來對設備要求較高，二來對待測樣品的性能要求較高，對半導體材料的開發(fā)帶來了極大的不便。

為了解決目前半導體遷移率等性能分析表征方面存在的問題，空間電荷限制電流法(SCLC)被開發(fā)使用并逐漸受到重視。SCLC測試過程中，只需要檢測流過半導體的電流信號隨施加在其上的電壓信號變化規(guī)律，即可分析得出待測半導體的遷移率、載流子濃度、缺陷態(tài)等有效信息，并且SCLC測試對各類半導體材料都有有效響應，也不需要使用昂貴的設備，只需滿足基本電壓、電流信號采集即可。因此，SCLC測試具有廣泛的應用前景，尤其是在以溶液法加工為代表的新型熱點半導體研究領域比如有機半導體、鹵化物鈣鈦礦半導體領域具有重大應用需求。

SCLC測試對于樣品器件的制備也有著較高的要求。一方面，要確保兩個電極之間的有效隔離，避免電極之間的直接漏電引起流經半導體電流的失真。另一方面，樣品中的兩電極以及待測半導體材料主要依賴旋涂和蒸鍍技術制備，其中待測半導體薄膜厚度的調控以及電極與半導體的界面結合質量等都成為該測試的重要制約因素。此外，受限于制備工藝，現(xiàn)有SCLC器件的制備效率在滿足新型半導體系統(tǒng)化調控時所需的大量器件方面存在挑戰(zhàn)。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供單一載流子多孔膜支架及其制備方法和應用，用以解決現(xiàn)有半導體材料因其所需SCLC測試器件制備條件苛刻、重復率低、調控難度大、設備要求高等而導致高精度空間電荷限制電流測試難度大的問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種單一空穴多孔膜支架，包括：第一電極，沉積在第一電極上的空穴傳輸層，沉積在空穴傳輸層上的多孔絕緣支架層，以及沉積在多孔絕緣支架層上的多孔電極層；

所述第一電極用作導電基底；所述空穴傳輸層用于傳輸空穴并阻擋電子的通過；所述多孔絕緣支架層用于隔開空穴傳輸層與第二多孔電極層，同時用于填充半導體材料；所述多孔電極層用作第二電極，同時用于填充所述半導體材料，所述半導體材料能夠連接空穴傳輸層與多孔電極層以構成空穴傳輸通路。