一种钙钛矿光电晶体管制造技术

本实用新型专利技术实施例提供了一种钙钛矿光电晶体管，属于光探测领域。所述光电晶体管器件包括基础衬底，位于基础衬底上的漏源金属电极，金属氧化物半导体薄膜，所述金属氧化物半导体薄膜上覆盖有电荷传输界面层，所述电荷传输界面层上方有图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层，所述电荷传输界面层至少将图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层与源漏金属电极、金属氧化物薄膜分隔开，基础衬底上方设有一层钝化层，所述钝化层将器件全部覆盖。所述钙钛矿光电晶体管为底栅底接触结构，具有暗电流低、响应速度快、宽光谱响应的特性，与硅基光电探测器相比具有成本低廉，制备能耗低的特点，器件制备工艺与目前硅基工艺平台具有良好的兼容性。

Perovskite phototransistor

The embodiment of the utility model provides a perovskite phototransistor, which belongs to the field of optical detection. The phototransistor device comprises a base substrate, a drain source metal electrode located on the base substrate, a metal oxide semiconductor film, a charge transfer interface layer covered on the metal oxide semiconductor film, and a patterned organic-inorganic hybrid perovskite material layer above the charge transfer interface layer, the charge. The transmission interface layer at least separates the patterned organic-inorganic hybrid perovskite material layer from the source-drain metal electrode and the metal oxide film. A passivation layer is arranged above the base substrate, and the passivation layer completely covers the device. The perovskite phototransistor has the characteristics of low dark current, fast response and wide spectrum response. Compared with the silicon-based photodetector, the perovskite phototransistor has the characteristics of low cost and low energy consumption. The device preparation process has good compatibility with the current silicon-based process platform.

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿光电晶体管
本技术涉及光探测器领域，尤其涉及一种钙钛矿光电晶体管器件。
技术介绍
金属氧化物半导体薄膜晶体管，尤其是铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜晶体管具有稳定、高迁移率、透明、均一性佳等特点，广泛应用于显示面板阵列和探测器阵列中，但是IGZO材料由于其禁带宽度较大(>3eV)，对于420nm以上的可见光波段无明显响应。有机无机杂化钙钛矿材料具有较宽的光吸收范围、载流子迁移率高、载流子产生速度快、载流子扩散长度长、载流子寿命长等特点，有机无机杂化钙钛矿材料优异的光吸收特性使得其在光电探测器领域也有很广泛的应用。为了实现光电探测效应，可以将有机无机杂化钙钛矿材料与金属氧化物晶体管结合制备一种新型的光电探测器。在实现本技术过程中，技术人发现现有技术中至少存在如下问题：有机无机杂化钙钛矿材料与金属氧化物直接接触，钙钛矿材料的离子进入到以IGZO为代表的金属氧化物层中，带来IGZO材料特性的恶化；光电晶体管的暗电流较大。
技术实现思路
本技术实施例提供一种钙钛矿光电晶体管，将图形化的有机无机杂化钙材料通过致密的电荷传输界面层与金属氧化物半导体薄膜分隔开，且与源漏金属电极与金属氧化物半导体薄膜共平面的结构相结合，提供了具有暗电流低，响应速度快，宽光谱响应的光电晶体管，并且制备工艺简单，器件成功率高，在光探测器领域潜力极大。本技术实施例提供了一种钙钛矿光电晶体管，所述钙钛矿光晶体管包括：基础衬底，位于基础衬底上的源漏金属电极，金属氧化物半导体薄膜，所述金属氧化物半导体薄膜上覆盖有电荷传输界面层，所述电荷传输界面层上方设有图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层，所述电荷传输界面层至少将图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层与源漏金属电极、金属氧化物半导体薄膜分隔开，所述衬底的上方设有一层钝化层，所述钝化层将所述电荷传输界面层、所述图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层全部覆盖。上述技术方案具有如下有益效果：本技术实施例采用金属氧化物半导体作为光电晶体管沟道材料，有机无机杂化钙钛矿作为光吸收层材料，致密的电荷传输界面层将图形化的有机无机杂化钙钛矿层与源漏金属电极、金属氧化物半导体薄膜分隔开，制备出金属氧化物半导体与钙钛矿材料叠层且被电荷传输界面层分隔结构的晶体管，不仅利用了以IGZO为代表的金属氧化物半导体的稳定、高迁移率、透明、均一性佳的特点，而且采用有机无机杂化钙钛矿这种性能优异的光吸收材料，利用其对可见光吸收特性强、迁移率高、载流子产生速度快的特点克服以IGZO为代表的金属氧化物半导体材料的禁带宽度较大，无法对可见光进行有效吸收的弱点，并且可通过调节钙钛矿中的Br含量来调节禁带宽度。致密的电荷传输界面层将图形化的有机无机杂化钙钛矿与金属氧化物分隔开，避免了钙钛矿层的离子进入以IGZO为代表的金属氧化物层，带来的IGZO村料特性的恶化。因此，结合金属氧化物半导体/有机无机杂化钙钛矿材料，并通过致密的电荷传输界面层将其分隔所制备的钙钛矿光电探测器能够充分结合金属氧化物半导体高迁移率和钙钛矿材料高吸光性性能制备的光电晶体管，具有暗电流降低2-3个数量级、响应速度快、宽光谱响应的技术效果。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例1钙钛矿光电晶体管的结构示意图；图2是本技术实施例2钙钛矿光电晶体管的结构示意图；图3是本技术实施例钙钛矿光电晶体管制备方法流程图；图4是本技术实施例钙钛矿光电晶体管基础衬底制备方法的子流程图；图5是本技术实施例1衬底上沉积栅极后的结构示意图；图6是本技术实施例1栅极上沉积栅极绝缘层后的结构示意图；图7是本技术实施例1栅极绝缘层上沉积源漏金属电极后的结构示意图；图8是本技术实施例1源漏金属电极沟道处覆盖上金属氧化物半导体薄膜之后的结构示意图；图9是本技术实施例1金属氧化物半导体薄膜覆盖上电荷传输界面层之后的结构示意图；图10是本技术实施例1电荷传输界面层上淀积图形化的有机无机杂化钙钛矿层之后的结构示意图；图11是本技术实施例2覆盖有二氧化硅的硅衬底上沉积源漏金属电极后的结构示意图；图12是本技术实施例2源漏金属电极沟道处覆盖上金属氧化物半导体薄膜之后的结构示意图；图13是本技术实施例2金属氧化物半导体薄膜覆盖上电荷传输界面层之后的结构示意图；图14是本技术实施例2电荷传输界面层上淀积图形化有机无机杂化钙钛矿层之后的结构示意图；图15为本技术实施例钙钛矿光电晶体管光暗条件下的转移特性曲线。其中，图中：1－衬底，2－栅极，3－栅极绝缘层，4－源漏金属电极，5－金属氧化物半导体薄膜，6－电荷传输界面层，7－图形化的有机无机杂化钙钛矿层，8－钝化层，9－覆盖有二氧化硅的硅衬底。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1所示，为本技术实施例1钙钛矿光电晶体管示意图，所述钙钛矿光电晶体管包括衬底1，位于衬底1上的栅极2，位于栅极2上的栅极绝缘层3，还包括位于栅极绝缘层3上的源漏金属电极4，金属氧化物半导体薄膜5，所述金属氧化物半导体薄膜5上覆盖有电荷传输界面层6，所述电荷传输界面层6上方设有图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层7，所述电荷传输界面层6至少将图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层7与源漏金属电极4、金属氧化物半导体薄膜5分隔开，衬底1的上方设有一层钝化层8，所述钝化层8将所述电荷传输界面层6、所述有机无机杂化钙钛矿材料层7全部覆盖。如图2所示，为本技术实施例2钙钛矿光电晶体管示意图，所述钙钛矿光电晶体管包括覆盖有二氧化硅的硅衬底9，位于覆盖有二氧化硅的硅衬底9上的源漏金属电极4，金属氧化物半导体薄膜5，所述金属氧化物半导体薄膜5上覆盖有电荷传输界面层6，所述电荷传输界面层6上方设有图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层7，所述电荷传输界面层6至少将图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层7与源漏金属电极4、金属氧化物半导体薄膜5分隔开，所述覆盖有二氧化硅的硅衬底9的上方设有一层钝化层8，所述钝化层8将所述电荷传输界面层6、所述图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层7全部覆盖。优选地，所述衬底1为：硅衬底、玻璃衬底、石英衬底、聚酰亚胺PI衬底、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET衬底和聚萘二甲酸乙二醇酯PEN衬底。优选地，所述金属电极4和金属氧化物半导体薄膜5在同一平面上，所述基础衬底上表面沉积有金属电极4，所述金属氧化物的薄膜5覆盖在金属电极4的沟道处，或者金属氧化物的薄膜5完全覆盖在金属电极。优选地，所述电荷传输界面层6将所述基础衬底、源漏金属电极4和金属氧化物半导体薄膜5完全覆盖；优选地，所述电荷传输界面层6致密，无孔洞；优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙钛矿光电晶体管，其特征在于，所述钙钛矿光电晶体管包括，基础衬底，位于基础衬底上的源漏金属电极(4)，金属氧化物半导体薄膜(5)，所述金属氧化物半导体薄膜(5)上覆盖有电荷传输界面层(6)，所述电荷传输界面层(6)上方有图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层(7)，所述电荷传输界面层(6)至少将图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层(7)与源漏金属电极(4)、金属氧化物半导体薄膜(5)分隔开，所述基础衬底的上方设有一层钝化层(8)，所述钝化层(8)将所述电荷传输界面层(6)、所述图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层(7)全部覆盖。

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿光电晶体管，其特征在于，所述钙钛矿光电晶体管包括，基础衬底，位于基础衬底上的源漏金属电极(4)，金属氧化物半导体薄膜(5)，所述金属氧化物半导体薄膜(5)上覆盖有电荷传输界面层(6)，所述电荷传输界面层(6)上方有图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层(7)，所述电荷传输界面层(6)至少将图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层(7)与源漏金属电极(4)、金属氧化物半导体薄膜(5)分隔开，所述基础衬底的上方设有一层钝化层(8)，所述钝化层(8)将所述电荷传输界面层(6)、所述图形化的有机无机杂化钙钛矿材料层(7)全部覆盖。2.根据权利要求1所述的钙钛矿光电晶体管，其特征在于，所述基础衬底包括：衬底(1)，位于衬底(1)上的栅极(2)，位于栅极(2)上的栅极绝缘层(3)；所述衬底(1)为：硅衬底、玻璃衬底、石英衬底、聚酰亚胺PI衬底、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET衬底和聚萘二甲酸乙二醇酯PEN衬底。3.根据权利要求1所述的钙钛矿光电晶体管，其特征在于，所述基础衬底为覆盖有二氧化硅的硅衬底(9)。4.根据权利要求1所述的钙钛矿光电晶体管，其特征在于，所述源漏金属电极(4)和金属氧化物半导体薄膜(5)在同一平面上：所述基础衬底上表面沉积有源漏金属电极(4)，所述金属氧化物半导体薄膜(5)覆盖在源漏金属电极(4)沟道处；或者所述金属氧化物半导体薄膜(5)将源漏金属电极(4)完全覆盖。5.根据权利要求1所述的钙钛矿光电晶体管，其特征在于，所述电荷传输界面层(6)将所述基础衬底、源漏金属电极(4)和金属氧化物半导体薄膜(5)完全覆盖；所述电荷传输界面层(6)的材料包括：富勒烯C60、富勒烯衍生物PCBM、富勒烯衍生物ICBA、富勒烯及其衍生物与聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的共混体；所述电荷传输界面层...

【专利技术属性】
技术研发人员：周航，许晓特，张盛东，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：新型
国别省市：广东,44