【技术实现步骤摘要】
一种金属氧化物薄膜的制备方法
:本专利技术属于半导体材料制备
,涉及一种金属氧化物薄膜的制备方法,尤其是一种金属氧化物高介电常数(简称高K)薄膜和金属氧化物半导体薄膜的制备方法,采用纳米尺寸热物理效应和静电纺丝法相结合的工艺,用于金属氧化物高K介电薄膜制备、金属氧化物半导体薄膜制备及薄膜晶体管制备场合。
技术介绍
:薄膜晶体管(简称TFTs)是微电子
的核心功能器件且一直居于统治地位,广泛应用于逻辑电路、传感器、生物探针、显示等领域(Nat.Mater.15,383,2016)。虽然近十年来有机晶体管在器件性能、重复性等领域有了长足的发展(Adv.Mater.26,1319,2014),但相比之下,无机电子材料在器件性能、稳定性和可靠性等方面有着不可比拟的优势(Nature,489,128,2012)。另一方面,长期大量的科研投入和大规模的生产应用,使得人们在有关无机电子材料的知识和技术积累上,有着其他材料不具备的巨大优势。因此,对于发展中的微电子
来说,无机电子材料具有巨大的吸引力,近年来受到了越来越大关注。近几十年来,硅材料在微电子领域中占据着主导地位,但其制备成本高、工艺复杂且制备环境苛刻。另外,硅基材料的禁带宽度只有1.12-1.38eV,是典型的光敏半导体,作为显示器件的控制单元有许多无法克服的缺点。例如:非晶硅迁移率较低,响应速度慢,对可见光敏感;多晶硅载流子的迁移率虽然比非晶硅高出2-3个数量级,但又存在大面积制备难、均一性差等技术瓶颈。并且,硅基TFT开态电阻大,驱动能力有限,无法满足新型的有源矩阵驱动有机发光二极管显示器 ...
【技术保护点】
一种金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于具体工艺步骤为:(1)配制前驱体溶液:首先将金属盐加入N,N‑二甲基甲酰胺中,配制浓度为0.01‑0.5摩尔/升的前驱体溶液,在20‑100℃下磁力搅拌1‑24小时,得到纯净透明的粘性溶液;其中,金属盐为乙酰丙酮铝、氯化铟、醋酸锌和乙酰丙酮锆中任意一种或几种;(2)加入聚乳酸:再将聚乳酸加入步骤(1)制得的粘性溶液中,聚乳酸与N,N‑二甲基甲酰胺的质量比为1:3‑4,在20‑100℃下持续磁力搅拌1‑24小时,得到混合溶液;(3)静电纺丝法制备纳米材料:接着将步骤(2)制得的混合溶液加入注射泵内,并以0.4‑0.6毫升/小时的速度推进注射泵,注射泵的针头处连接15千伏直流高压电源,针头距离接收端5‑20cm,纺丝时间为1‑5分钟,在电场力、库仑力、表面张力等作用下,注射泵内溶液从针头喷出并剧烈抖动且直径迅速下降,最后被接收端接受,制得一维金属盐/聚合物复合纳米材料;(4)应用纳米尺寸热物理效应:将步骤(3)制得的一维金属盐/聚合物复合纳米材料置于100‑200℃的烤胶台上烘烤8‑12分钟,在纳米尺寸热物理效应的作用下,一维金属盐/聚合物复合纳米材 ...
【技术特征摘要】
1.一种金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于具体工艺步骤为:(1)配制前驱体溶液:首先将金属盐加入N,N-二甲基甲酰胺中,配制浓度为0.01-0.5摩尔/升的前驱体溶液,在20-100℃下磁力搅拌1-24小时,得到纯净透明的粘性溶液;其中,金属盐为乙酰丙酮铝、氯化铟、醋酸锌和乙酰丙酮锆中任意一种或几种;(2)加入聚乳酸:再将聚乳酸加入步骤(1)制得的粘性溶液中,聚乳酸与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:3-4,在20-100℃下持续磁力搅拌1-24小时,得到混合溶液;(3)静电纺丝法制备纳米材料:接着将步骤(2)制得的混合溶液加入注射泵内,并以0.4-0.6毫升/小时的速度推进注射泵,注射泵的针头处连接15千伏直流高压电源,针头距离接收端5-20cm,纺丝时间为1-5分钟,在电场力、库仑力、表面张力等作用下,注射泵内溶液从针头喷出并剧烈抖动且直径迅速下降,最后被接收端接受,制得一维金属盐/聚合物复合纳米材料;(4)应用纳米尺寸热物理效应:将步骤(3)制得的一维金属盐/聚合物复合纳米材料置于100-200℃的烤胶台上烘烤8-12分钟,在纳米尺寸热物理效应的作用下,一维金属盐/聚合物复合纳米材料融化为均匀连续的薄膜;然后放置在高压汞灯下,汞灯波长范围为100-400纳米,功率为1-2千瓦,距离汞灯为5-20厘米,紫外光处理时间为20-40分钟,一维金属盐/聚合物复合纳米材料对350纳米以下的光具有较长吸收性;温度300-500℃,处理1-3小时,得到厚度为15-60纳米的金属氧化物薄膜。2.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于采用该方法制备氧化铝高k介电薄膜的具体工艺步骤为:(a)配制前驱体溶液:首先将金属盐加入N,N-二甲基甲酰胺中,配制浓度为0.01-0.5摩尔/升的前驱体溶液,在20-100℃下磁力搅拌1-24小时,得到纯净透明的粘性溶液;其中,金属盐为乙酰丙酮铝;(b)加入聚乳酸:再将聚乳酸加入步骤(a)制得的粘性溶液中,聚乳酸与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:4,在20-100℃下持续磁力搅拌1-24小时,得到混合溶液;(c)清洗衬底:然后选用单面抛光P型低阻硅作为衬底和栅电极,其中,低阻硅衬底的电阻率为0.0015Ω·cm,依次用氢氟酸、丙酮和无水乙醇超声波清洗低阻硅衬底各10分钟后,用去离子水冲洗3-5次,再用纯度为99.99%的氮气吹干;(d)静电纺丝法制备纳米材料:接着将步骤(c)处理完毕的P型低阻硅衬底附在接收端,接收端距离针头5-20cm,针头处连接15千伏直流高压电源,并将步骤(b)制得的混合溶液加入注射泵内,并以0.4-0.6毫升/小时的速度推进注射泵,纺丝时间为1-5分钟,在电场力、库仑力、表面张力等作用下,注射泵内溶液从针头喷出并剧烈抖动且直径迅速下降,最后被接收端接受,制得一维氧化铝/聚合物复合纳米材料;(e)应用纳米尺寸热物理效应:将步骤(d)制得的一维氧化铝/聚合物复合纳米材料置于100℃的烤胶台上烘烤8-12分钟,在纳米尺寸热物理效应的作用下,一维氧化铝/聚合物复合纳米材料融化为均匀连续的薄膜;然后放置在高压汞灯下,汞灯波长范围为100-400纳米...
【专利技术属性】
技术研发人员:单福凯,孟优,郭子栋,刘奥,刘国侠,
申请(专利权)人:青岛大学,
类型:发明
国别省市:山东,37
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