[發(fā)明專利]一種基于金屬與電介質(zhì)混合薄膜源極的柔性垂直溝道場效應(yīng)管

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• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115440888A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉東琦;彭應(yīng)全;張月;胡洋;張寧波;呂文理
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量大學(xué)
• 主分類號: H01L51/10
• 分類號: H01L51/10;H01L51/30;H01L51/05
• 代理公司: 北京知藝互聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 16137
• 代理人: 孫一方

本發(fā)明公開一種基于金屬與電介質(zhì)混合薄膜源極的柔性垂直溝道場效應(yīng)管，其從下到上依次結(jié)柔性襯底、柵極、柵介質(zhì)、金屬與電介質(zhì)混合薄膜源極、半導(dǎo)體活性層和漏極；所述金屬與電介質(zhì)混合薄膜采用真空共蒸發(fā)、真空共濺射、溶液旋涂、溶膠凝膠方面制備；所述金屬與電介質(zhì)混合薄膜的導(dǎo)電性能和介電性能通過改變混合薄膜中金屬與電介質(zhì)的重量比來調(diào)節(jié)。本發(fā)明具有制備工藝簡單、易于通過改變混合薄膜中金屬與電介質(zhì)重量混合比提高器件性能等優(yōu)點，比較適合大規(guī)模生產(chǎn)。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及光電子器件的制備領(lǐng)域，具體涉及一種基于金屬與電介質(zhì)混合薄膜源極的柔性垂直溝道場效應(yīng)管。

【背景技術(shù)】

與水平溝道光電晶體管相比，近年來熱門的垂直結(jié)構(gòu)光電晶體管表現(xiàn)出了更好地光電性能，這是由于其超短的溝道長度，使得光生空穴轉(zhuǎn)移距離變短，激子解離電場更強，從而使垂直結(jié)構(gòu)的器件具有更高的響應(yīng)度和良好的比探測率，以及快速的光響應(yīng)時間。因此垂直溝道光電晶體管已經(jīng)成為有機電子器件的研究熱門之一。其中垂直溝道有機光電晶體管源極的設(shè)計和制造工藝是現(xiàn)階段研究關(guān)鍵之一，為了實現(xiàn)器件低成本、高性能，目前已有多種制備方法。其中一種為結(jié)構(gòu)膜層制備，此方法首先旋涂制備的溶液，之后對膜層進行光刻，提供了一種將電子功能層嵌入基板的有效方法，但在這種器件中，通常會出現(xiàn)在高負(fù)柵偏壓下的介電擊穿，因此，該方法制備的器件更適合于正柵極偏置。另外一種為基于石墨烯的制備方法，該方法通過將化學(xué)氣相沉積生長的石墨烯轉(zhuǎn)移到經(jīng)過化學(xué)清洗的襯底表面，制備石墨烯源電極，之后將功能材料旋涂到石墨烯表面形成光敏溝道層，之后通過熱蒸發(fā)制備其他膜層從而制成器件，該方法借助了石墨烯獨特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，但將該器件放入大規(guī)模的底層集成電路中且不損失性能的技術(shù)仍不成熟。還有一種為銀納米線和金/銀納米線制備方法，銀納米線方法將作為透明源電極的銀納米線旋涂于襯底，之后熱蒸發(fā)電極與納米線連接，最后將有源層旋涂至襯底。而金/銀納米線方法則需要自組裝和制備溶液獲得納米線，其他步驟與銀納米線相似，通過納米線制備的方法可以縮小器件的關(guān)鍵尺寸，但由于納米線需自制備，導(dǎo)致在集成量化生產(chǎn)方便有所困難。最后一種為激光刻蝕法，這種方法通過對源極進行激光刻蝕，形成圖案化膜層，增強器件性能，但由于需要操作臺和激光器，對制備條件有一定的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是提供一種以金屬與電介質(zhì)混合薄膜為源極的垂直溝道場效應(yīng)管及其制備方法，解決目前垂直溝道場效應(yīng)管存在的制備工藝復(fù)雜或重復(fù)性不好等缺陷。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種利用金屬與電介質(zhì)混合薄膜制備源極的垂直溝道場效應(yīng)管，包括從下到上依次設(shè)置的襯底、柵極、柵介質(zhì)層、金屬與電介質(zhì)混合薄膜源極、半導(dǎo)體活性層和漏極；所述半導(dǎo)體活性層，其特征在于其為無機半導(dǎo)體、有機半導(dǎo)體、鈣鈦礦半導(dǎo)體和二維半導(dǎo)體薄膜；所述金屬與電介質(zhì)混合薄膜源極，其特征在于它由金屬納米顆粒與電介質(zhì)納米顆粒組成，其導(dǎo)電性能和介電性能可以通過金屬與電介質(zhì)重量混合比調(diào)節(jié)，其制備方法包括真空熱共蒸發(fā)、共濺射、溶膠凝膠和溶液旋涂。

作為本發(fā)明的進一步限定，所述柵介質(zhì)層厚度為100～2000nm。

作為本發(fā)明的進一步限定，所述柔性半導(dǎo)體活性層厚度為10～1000nm。

一種基于金屬與電介質(zhì)混合薄膜源極的柔性垂直溝道場效應(yīng)管的制備方法，包括以下步驟：

步驟1：利用洗滌劑、丙酮溶液、去離子水和異丙醇溶液對襯底進行清洗，清洗后用氮氣吹干；

步驟2：在襯底表面制備所述柵極；

步驟3：在所述柵電極的表面上制備柵介質(zhì)層；

步驟4：在柵介質(zhì)層上制備金屬與電介質(zhì)混合薄膜源極；

步驟5：在金屬與電介質(zhì)混合薄膜源極上制備柔性半導(dǎo)體活性層；

步驟7：在半導(dǎo)體活性層上制備漏極。