一种叠层有源层薄膜晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术属于薄膜晶体管技术领域，公开了一种叠层有源层薄膜晶体管及其制备方法。所述叠层有源层薄膜晶体管由依次层叠的玻璃基板、Al:Nd薄膜栅极、Al2O3:Nd栅极绝缘层、AZO半导体层、Al2O3半导体修饰层以及Al源漏电极构成。本发明专利技术采用射频磁控溅射沉积制备得到了AZO半导体层、Al2O3半导体修饰层，构成AZO/Al2O3有源层，AZO薄膜含有的元素为Al、Zn、O，这三种元素资源丰富，且都无毒无害，可以很好的响应当下提倡的绿色环保要求，与此同时可实现大面积的生产，且制备过程不需要加热处理。

【技术实现步骤摘要】
一种叠层有源层薄膜晶体管及其制备方法
本专利技术属于薄膜晶体管
，具体涉及一种叠层有源层薄膜晶体管及其制备方法。
技术介绍
随着显示器向大尺寸、高分辨以及柔性显示发展。对TFT(薄膜晶体管)器件有了更高的要求。传统的TFT器件是采用单层半导体层作为TFT器件的有源层，而这种结构的器件往往需要热处理。目前将室温制备的单层AZO应用于TFT器件的有源层中面临的主要困难是单层AZO载流子浓度高且AZO体内缺陷较多，不能有效的实现TFT器件的开关特性。现已有解决上述问题的技术：采用ALD制备有源材料/绝缘材料/有源材料/绝缘材料堆叠有源层结构(AhnCH,SenthilK,ChoHK,etal.Artificialsemiconductor/insulatorsuperlatticechannelstructureforhigh-performanceoxidethin-filmtransistors[J].ScientificReports,2013,3(39):2737.)，上述的技术虽然能制备出具有开关特性的TFT器件，但为了消除内在缺陷进而提高性能，器件需要进行退火处理，而以塑料为柔性衬底的TFT器件不能经过高温退火，因此上述的方法不能推广到柔性显示中；此外该方法所述的TFT器件的有源层为6层，工艺复杂，不能有效降低成本。
技术实现思路
为了解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种叠层有源层薄膜晶体管。本专利技术的另一目的为提供上述叠层有源层薄膜晶体管的制备方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种叠层有源层薄膜晶体管，由依次层叠的玻璃基板、Al:Nd薄膜栅极、Al2O3:Nd栅极绝缘层、AZO半导体层、Al2O3半导体修饰层以及Al源漏电极构成。优选的，所述Al:Nd的掺杂浓度为1～5at％。优选的，所述Al:Nd薄膜栅极的厚度为100～300nm。优选的，所述Al2O3:Nd的掺杂浓度为1～5at％。优选的，所述Al2O3:Nd栅极绝缘层的厚度为200～400nm。优选的，所述AZO半导体层的厚度为3.5～4.5nm。优选的，所述Al2O3半导体修饰层的厚度为3～4nm。优选的，所述Al源漏电极的厚度为180～200nm。上述叠层有源层薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：(1)将玻璃基底清洗、烘干；(2)在玻璃基底上采用直流磁控溅射沉积一层Al:Nd薄膜栅极，然后在Al:Nd薄膜栅极上通过阳极氧化生长一层Al2O3:Nd栅极绝缘层；(3)采用射频磁控溅射沉积在Al2O3:Nd栅极绝缘层上依次沉积一层AZO半导体层和一层Al2O3半导体修饰层，再在Al2O3半导体修饰层上采用直流溅射沉积一层Al源漏电极。优选的，步骤(1)所述清洗为依次用去离子水和异丙醇超声震荡清洗10～15min，更优选的为超声震荡清洗10min。优选的，步骤(1)所述烘干是指在80～85℃下烘干，更优选的在80℃下烘干。优选的，步骤(3)中当沉积一层AZO半导体层时，所述射频磁控溅射沉积的工艺参数如下：溅射功率为100W、溅射气压为1mtorr、氩气与氧气比例为100:2。优选的，步骤(3)中当沉积一层Al2O3半导体修饰层时，所述射频磁控溅射沉积的工艺参数如下：溅射功率为120W、溅射气压为1mtorr、氩气与氧气比例为100:0。优选的，步骤(3)所述直流溅射沉积的工艺参数如下：溅射功率为100W、溅射气压为1mtorr、氩气与氧气比例为100:0。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：(1)本专利技术采用射频磁控溅射沉积制备了AZO半导体层、Al2O3半导体修饰层，构成AZO/Al2O3有源层，AZO薄膜含有的元素为Al、Zn、O，这三种元素资源丰富，且都无毒无害，可以很好的响应当下提倡的绿色环保要求。(2)本专利技术采用了双层AZO/Al2O3结构作为TFT器件的有源层，不需要进行热处理，可直接应用于柔性器件领域。(3)本专利技术使用磁控溅射制备双层AZO/Al2O3结构，能够实现大面积制备。附图说明图1为本专利技术所述的一种叠层有源层薄膜晶体管的层叠结构示意图，其中01为玻璃基板，02为Al:Nd薄膜栅极，03为Al2O3:Nd栅极绝缘层，04为AZO半导体层，05为Al2O3半导体修饰层，06为Al源漏电极。图2为实施例1制备的一种叠层有源层薄膜晶体管的输出特性曲线图。图3为实施例1制备的一种叠层有源层薄膜晶体管的转移特性曲线图。图4为实施例2制备的一种叠层有源层薄膜晶体管的输出特性曲线图。图5为实施例2制备的一种叠层有源层薄膜晶体管的转移特性曲线图。图6为实施例3制备的一种叠层有源层薄膜晶体管的输出特性曲线图。图7为实施例3制备的一种叠层有源层薄膜晶体管的转移特性曲线图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1本实施例制备的一种叠层有源层薄膜晶体管，其层叠结构示意图如图1所示。由依次层叠的玻璃基底01、Al:Nd薄膜栅极02，Al2O3:Nd栅极绝缘层03，AZO半导体层04，Al2O3半导体修饰层05，Al源漏电极06构成。本实施例所述的叠层有源层薄膜晶体管的制备方法如下：(1)将玻璃基底依次用去离子水和异丙醇超声震荡清洗10min，然后将清洗后的玻璃基底放入烘箱，在80℃下烘干；(2)在玻璃基底上采用直流磁控溅射沉积一层200nm的Al:Nd薄膜栅极(Nd的掺杂浓度为3at％)，然后在Al:Nd薄膜栅极上通过阳极氧化生长一层300nm的Al2O3:Nd栅极绝缘层(Nd的掺杂浓度为3at％)。(3)在Al2O3:Nd栅极绝缘层上通过射频磁控溅射沉积一层4nm的AZO半导体层，所述射频磁控溅射沉积的工艺参数如下：溅射功率为100W、溅射气压为1mtorr、氩气与氧气比例为100:2；然后在AZO半导体层上通过射频磁控溅射沉积一层3.5nm的Al2O3半导体修饰层，所述射频磁控溅射沉积的工艺参数如下：溅射功率为120W、溅射气压为1mtorr、氩气与氧气比例为100:0；最后在Al2O3半导体修饰层上采用直流溅射沉积一层200nm的Al源漏电极，所述直流溅射沉积的工艺参数如下：溅射功率为100W、溅射气压为1mtorr、氩气与氧气比例为100:0。实施例1制备的一种叠层有源层薄膜晶体管的输出特性曲线图如图2所示，其转移特性曲线图如图3所示，从图2和3的结果可以得出，该TFT的饱和迁移率μsat为0.7cm2/V·s，开关比Ion/Ioff为1.34×105。实施例2本实施例制备的一种叠层有源层薄膜晶体管，其层叠结构示意图如图1所示。由依次层叠的玻璃基底01、Al:Nd薄膜栅极02，Al2O3:Nd栅极绝缘层03，AZO半导体层04，Al2O3半导体修饰层05，Al源漏电极06构成。本实施例所述的叠层有源层薄膜晶体管的制备方法如下：(1)将玻璃基底依次用去离子水和异丙醇超声震荡清洗10min，然后将清洗后的玻璃基底放入烘箱，在80℃下烘干；(2)在玻璃基底上采用直流磁控溅射沉积一层200nm的Al:Nd薄膜栅极(Nd的掺杂浓度为3at％)，然后在Al:Nd薄膜栅极上通过阳极氧化生长一层300nm的Al2O3:Nd栅极绝缘层(Nd的掺杂浓度为3at％)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叠层有源层薄膜晶体管，其特征在于，由依次层叠的玻璃基板、Al:Nd薄膜栅极、Al2O3:Nd栅极绝缘层、AZO半导体层、Al2O3半导体修饰层以及Al源漏电极构成。

【技术特征摘要】
1.一种叠层有源层薄膜晶体管，其特征在于，由依次层叠的玻璃基板、Al:Nd薄膜栅极、Al2O3:Nd栅极绝缘层、AZO半导体层、Al2O3半导体修饰层以及Al源漏电极构成。2.根据权利要求1所述的叠层有源层薄膜晶体管，其特征在于，所述Al:Nd的掺杂浓度为1～5at％，所述Al:Nd薄膜栅极的厚度为100～300nm。3.根据权利要求2所述的叠层有源层薄膜晶体管，其特征在于，所述Al2O3:Nd的掺杂浓度为1～5at％，所述Al2O3:Nd栅极绝缘层的厚度为200～400nm。4.根据权利要求3所述的叠层有源层薄膜晶体管，其特征在于，所述AZO半导体层的厚度为3.5～4.5nm，所述Al2O3半导体修饰层的厚度为3～4nm。5.根据权利要求1～4任一项所述的叠层有源层薄膜晶体管，其特征在于，所述Al源漏电极的厚度为180～200nm。6.权利要求1～5任一项所述叠层有源层薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将玻璃基底清洗、烘干；(2)在玻璃基底上采用直流磁控溅射沉积一层Al:Nd薄膜栅极，然后在Al:Nd薄膜栅极上通过阳极氧化生长一层Al2O3:Nd栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚日晖，章红科，宁洪龙，李晓庆，张啸尘，邓宇熹，邓培淼，周尚雄，袁炜健，彭俊彪，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44