薄膜晶体管及其制备方法、电子设备技术

本发明专利技术涉及薄膜晶体管及其制备方法、电子设备，该薄膜晶体管包括衬底及设置在衬底上的有源层，所述有源层由至少两层类石墨烯二维半导体材料制作而成。根据本发明专利技术的实施例的薄膜晶体管具有较高的电子迁移率，该TFT具有良好的电学性能。

Thin film transistors and their preparation methods and electronic devices

The invention relates to a thin film transistor, a preparation method and an electronic device. The thin film transistor comprises a substrate and an active layer arranged on the substrate, and the active layer is made of at least two layers of graphene like two-dimensional semiconductor materials. The thin film transistors, according to the embodiment of the present invention, have high electron mobility, and the TFT has good electrical properties.

【技术实现步骤摘要】
薄膜晶体管及其制备方法、电子设备
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及薄膜晶体管及其制备方法、电子设备。
技术介绍
薄膜晶体管作为一种功率半导体器件具有广泛应用，例如，可被应用在电视、平面显示器及投影设备等电子产品中，薄膜晶体管的电子迁移率是衡量其性能的重要指标，薄膜晶体管主要包括非晶硅薄膜晶体管、有机薄膜晶体管、低温多晶硅薄膜晶体管等，其中有机薄膜晶体管和低温多晶硅薄膜晶体管是在传统的非晶硅薄膜晶体管基础上进行改进，其具有更大的电子迁移速，因此，对于薄膜晶体管来说如何提高电子迁移是需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供薄膜晶体管及其制备方法、电子设备，以解决相关技术中的不足。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种薄膜晶体管，包括：有源层，所述有源层由至少两层类石墨烯二维半导体材料制作而成。可选的，薄膜晶体管还包括衬底、栅极、栅绝缘层、源极和漏极；所述栅极、所述栅绝缘层、所述源极、所述有源层和所述漏极依次层叠设置在所述衬底上。可选的，薄膜晶体管还包括衬底、栅极、栅绝缘层、源极和漏极；所述漏极、所述有源层、所述源极、所述栅绝缘层和所述栅极依次层叠设置在所述衬底上。可选的，薄膜晶体管还包括衬底、栅极、栅绝缘层、源极和漏极；所述栅极、所述栅绝缘层和所述有源层依次设置在所述衬底上；所述源极和所述漏极位于同一层，且间隔设置在所述有源层上。可选的，薄膜晶体管还包括栅极、栅绝缘层、源极和漏极；所述有源层、所述栅绝缘层和所述栅极依次设置在所述衬底上；所述源极和所述漏极位于同一层，且间隔设置于所述有源层和所述栅绝缘层之间。可选的，所述类石墨烯二维半导体材料为类石墨烯二维二硫化钼或类石墨烯二维二硫化钨。可选的，所述漏极为由横纵交叉的纳米银线组成的网格结构。可选的，所述源极和/或所述栅极由石墨烯导体材料制作而成。可选的，所述衬底为柔性衬底。根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括上述任一种薄膜晶体管。根据本专利技术实施例的第三方面，提供一种薄膜晶体管的制备方法，包括：形成有源层，所述有源层至少包括两层类石墨烯二维半导体材料。可选的，该制备方法还包括：提供一衬底；在所述衬底上形成栅极、栅绝缘层、源极和漏极；所述形成有源层包括：在所述衬底上形成所述有源层。可选的，所述类石墨烯二维半导体材料为类石墨烯二维二硫化钼或类石墨烯二维二硫化钨。可选的，采用纳米银溶液通过丝网印刷工艺形成所述漏极，且所述漏极为横纵交叉的纳米银线组成的网格结构。可选的，采用石墨烯导体材料形成所述栅极和/或所述源极。根据上述实施例可知，有源层包括至少两层类石墨烯二维半导体材料，由于有多层类石墨烯二维半导体材料，不仅每层材料本身可以形成载流子，并且，也可在层与层之间沿纵向箭头方向形成载流子，因此，具有较高的电子迁移率，使TFT具有良好的电学性能。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1是根据本专利技术一实施例示出的类石墨烯二维二硫化钼的原子结构示意图；图2是根据本专利技术一实施例示出的薄膜晶体管的结构示意图；图3是根据本专利技术另一实施例示出的薄膜晶体管的结构示意图；图4是根据本专利技术又一实施例示出的薄膜晶体管的结构示意图；图5是根据本专利技术又一实施例示出的薄膜晶体管的结构示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。本专利技术实施例提供一种薄膜晶体管TFT(Thin-filmtransistor，简称TFT)，包括有源层，有源层由至少两层类石墨烯二维半导体材料制作而成。类石墨烯二维材料指在一个维度上维持一个或几个原子厚度的纳米尺度，而在二维平面内具有无限类似碳六元环组成的两维周期蜂窝状点阵结构，其具有独特的性质，例如，具有优异的导热导电性、高表面积比等性质。类石墨烯二维半导体材料指具有类石墨烯二维材料特性且具有半导体性质的材料，具体而言，该类石墨烯二维半导体材料可以为，通过替代元素对应的原子替代石墨烯导体中的部分或者全部碳原子，使导带和价带重合的石墨烯的导带和价带分开且具有一定带隙，从而降低了石墨烯导体的导电率，具有半导体性质。类石墨烯二维半导体材料具体可以为过渡族金属与硫族元素的化合物、第三(四)族主族金属硫化物、硅烯、锗烯等作为替代元素替代部分或者全部石墨烯导体中的碳原子，构成类石墨烯二维半导体材料。在一些例子中，本实施例中的类石墨烯二维半导体材料例如为类石墨烯二维二硫化钼(MoS2)或类石墨烯二维二硫化钨(WS2)等。图1所示为本专利技术实施例提供的包含三层类石墨烯二维二硫化钼的原子结构示意图，从图1中可以看出，通过硫(S)原子与钼(Mo)原子替代了石墨烯中的全部碳原子，但是硫原子与钼的排列方式与原来石墨烯中碳原子排列方式基本相同，图1所示只是其中一种类石墨烯二维材料的原子排列方式和结构，实际应用中，还可以有其他结构，本专利技术对此并不限定。类石墨烯二维半导体材料因具有半导体性质可以用于制作本专利技术实施例的有源层；并且类石墨烯二维半导体材料和石墨烯材料类似，具有良好的稳定性、柔韧性和透明度，因此，可以使得本专利技术实施例的TFT适用于柔性电子设备，例如，可穿戴设备。本专利技术实施例的TFT，有源层包括至少两层类石墨烯二维半导体材料，由于有多层类石墨烯二维半导体材料，不仅每层材料本身可以形成载流子，并且，层与层之间也可形成载流子，例如，图1所示的每层类石墨烯二维二硫化钼可在沿横向箭头方向形成载流子，也可在层与层之间沿纵向箭头方向形成载流子，因此，具有较高的电子迁移率，使TFT具有良好的电学性能。需要说明的是，本专利技术实施例中的类石墨烯二维半导体材料的具体化学结构只用于解释本专利技术，而并不用于限制本专利技术，其它可以用于实现本专利技术技术方案的结构也在本专利技术的保护范围之内。本专利技术实施例的TFT，可以由多种类型和结构，下面结合说明书附图对本专利技术实施例作进一步详细描述。图2所示为其中一种结构的TFT，如图2所示，该TFT包括：衬底10，衬底10上依次层叠设置有栅极11、栅绝缘层12、源极13、有源层14(图中有源层14包括三层类石墨烯二维半导体材料)和漏极15。图3所示为另一种结构的TFT，如图3所示，该TFT包括：衬底10，衬底10上依次层叠设置有漏极15、有源层14(图中有源层14包括三层类石墨烯二维半导体材料)、源极13、栅绝缘层12和栅极11。图2和图3所示的TFT，为两种类型的垂直薄膜晶体管，其中，图2所示为栅极位于有源层下方的底栅型薄膜晶体管，图3所示为栅极位于有源层上方的顶栅型薄膜晶体管，该两种类型的TFT的各层层叠设置，有源层的厚度即为导电沟道的宽度，通过增加有源层的厚度可提高导电沟道的宽长比，具有较大的导通电流和较低的开启电压，因此，可降低采用该TFT的电子设备的功耗，尤其可应用于对功耗要求高的电子设备中，例如作为可穿戴设备、人工智能、仿生机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，其特征在于，包括：有源层，所述有源层由至少两层类石墨烯二维半导体材料制作而成。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管，其特征在于，包括：有源层，所述有源层由至少两层类石墨烯二维半导体材料制作而成。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，还包括衬底、栅极、栅绝缘层、源极和漏极；所述栅极、所述栅绝缘层、所述源极、所述有源层和所述漏极依次层叠设置在所述衬底上。3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，还包括衬底、栅极、栅绝缘层、源极和漏极；所述漏极、所述有源层、所述源极、所述栅绝缘层和所述栅极依次层叠设置在所述衬底上。4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，还包括衬底、栅极、栅绝缘层、源极和漏极；所述栅极、所述栅绝缘层和所述有源层依次设置在所述衬底上；所述源极和所述漏极位于同一层，且间隔设置在所述有源层上。5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，还包括栅极、栅绝缘层、源极和漏极；所述有源层、所述栅绝缘层和所述栅极依次设置在所述衬底上；所述源极和所述漏极位于同一层，且间隔设置于所述有源层和所述栅绝缘层之间。6.根据权利要求1-5任一项所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述类石墨烯二维半导体材料为类石墨烯二维二硫化钼或类石墨烯二维二硫化钨。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广耀，袁广才，王东方，汪军，王庆贺，刘宁，
申请(专利权)人：合肥鑫晟光电科技有限公司，京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34