一种柔性瞬态硅薄膜光电晶体管及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性瞬态硅薄膜光电晶体管，主要解决现有光电晶体管不具有柔性可穿戴与瞬态可降解性的问题，其自下而上包括衬底(1)、粘附层(2)、硅薄膜活性层(3)、金属电极(5)、二氧化硅钝化层(6)，其中衬底(1)采用柔性瞬态氧化铟锡/聚乳酸衬底；硅薄膜活性层(3)与金属电极(5)之间设有二氧化钛插入层(4)，以改善源漏极的欧姆接触；二氧化硅钝化层(6)上淀积有氧化锌种子层(7)，为氧化锌纳米线的生长提供成核位置；氧化锌种子层(7)上生长有氧化锌纳米线(8)，以减少光的反射，增加大角度入射光的吸收。本发明专利技术具有柔性和瞬态溶解的特性，可用于光通讯、物体检测、光耦合及柔性可穿戴与瞬态自销毁。

A Flexible Transient Silicon Thin Film Phototransistor and Its Fabrication Method

The invention discloses a flexible transient silicon thin film phototransistor, which mainly solves the problem that the existing phototransistors do not have flexible wearability and transient degradability. It consists of a substrate (1), an adhesive layer (2), a silicon thin film active layer (3), a metal electrode (5) and a silicon dioxide passivation layer (6), in which the substrate (1) adopts a flexible transient indium tin oxide/polylactic acid substrate; A titanium dioxide insertion layer (4) is arranged between the layer (3) and the metal electrode (5) to improve ohmic contact between the source and drain poles; a zinc oxide seed layer (7) is deposited on the silica passivation layer (6) to provide nucleation sites for the growth of zinc oxide nanowires; and a zinc oxide nanowire (8) is grown on the zinc oxide seed layer (7) to reduce the reflection of light and increase the absorption of incident light at large angles. The invention has the characteristics of flexibility and instantaneous dissolution, and can be used for optical communication, object detection, optical coupling, flexible wearability and instantaneous self-destruction.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性瞬态硅薄膜光电晶体管及制作方法
本专利技术属于半导体光电器件领域，特别涉及一种柔性瞬态硅薄膜光电晶体管，可用于光通讯、物体检测、光耦合及柔性可穿戴与瞬态自销毁。技术背景当今社会，柔性瞬态电子技术正在改变人们制造和使用电子器件的方式。许多现有的应用场合，如人体可植入电子器件，就需要良好的柔性与瞬态可控的降解性，只有满足这两种特性的器件才可以在人体复杂的环境中正常工作，并在其完成任务之后自然降解，以避免对人体的伤害。再比如，军事领域中，经常有在战场上遗留下具有核心技术的武器芯片被敌方获取而泄密的事件发生，为了避免核心技术被敌方窃取，美国国防部高级研究计划局于2013年启动了“消失可编程资源”(VanishingProgrammableResources，VAPR)项目开发出可自行降解的革命性电子器件。柔性瞬态电子技术正在推动诸多领域的进步，为许多未来的应用，例如生物电子、电子皮肤和物联网等应用打下了坚实的基础,也吸引了各国政府和工业界的广泛关注与持续性资金投入。柔性瞬态电子技术在过去的几年中从纳米结构的器件到电子印刷的电路得到了显著的发展，且具有柔性的无机半导体薄膜的出现促进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性瞬态硅薄膜光电晶体管，自下而上包括：衬底(1)、粘附层(2)、硅薄膜活性层(3)、金属电极(5)、二氧化硅钝化层(6)，其特征在于：衬底(1)采用柔性瞬态氧化铟锡/聚乳酸衬底；在硅薄膜活性层(3)与金属电极(5)之间设有二氧化钛插入层(4)，以改善源漏极的欧姆接触；在二氧化硅钝化层(6)上淀积有氧化锌种子层(7)，以为氧化锌纳米线的生长提供成核位置，促进氧化锌纳米线的生长；在氧化锌种子层(7)上生长有氧化锌纳米线(8)，以减少光的反射，并增加大角度入射光的吸收。

【技术特征摘要】
1.一种柔性瞬态硅薄膜光电晶体管，自下而上包括：衬底(1)、粘附层(2)、硅薄膜活性层(3)、金属电极(5)、二氧化硅钝化层(6)，其特征在于：衬底(1)采用柔性瞬态氧化铟锡/聚乳酸衬底；在硅薄膜活性层(3)与金属电极(5)之间设有二氧化钛插入层(4)，以改善源漏极的欧姆接触；在二氧化硅钝化层(6)上淀积有氧化锌种子层(7)，以为氧化锌纳米线的生长提供成核位置，促进氧化锌纳米线的生长；在氧化锌种子层(7)上生长有氧化锌纳米线(8)，以减少光的反射，并增加大角度入射光的吸收。2.根据权利要求书1所述的晶体管，其特征在于，二氧化钛插入层(4)的厚度为0.5-1nm。3.根据权利要求书1所述的晶体管，其特征在于，氧化锌种子层(7)的厚度为100-200nm。4.根据权利要求书1所述的晶体管，其特征在于，氧化锌纳米线(8)的直径为40-60nm，高度为500-800nm，密度为1.0×1011cm-2～1.2×1011cm-2的稠密排布的圆柱体。5.根据权利要求书1所述的晶体管，其特征在于，衬底(1)的氧化铟锡厚度为100-125nm，聚乳酸的厚度为200-280μm，且氧化铟锡作为晶体管的栅极，聚乳酸起支撑作用。6.根据权利要求书1所述的晶体管，其特征在于，粘附层(2)采用厚度为1-1.5μm的SU-8光刻胶，用于对硅薄膜与柔性瞬态衬底进行粘合，并作为光电晶体管的栅介质。7.根据权利要求书1所述的晶体管，其特征在于，硅薄膜活性层(3)作为器件的有源层，其厚度为190-200nm，磷掺杂浓度为1015cm-3，晶向为<100>。8.根据权利要求书1所述的晶体管，其特征在于，金属电极(5)采用厚度为100-110nm的金属钛。9.根据权利要求书1所述的晶体管，其特征在于，二氧化硅钝化层(6)的厚度为100-200nm，用于防止氧化锌漏电。10.一种柔性瞬态硅薄膜光电晶体管的制作方法，包括如下步骤：1)采用旋涂工艺，在柔性瞬态衬底上旋涂厚度为1-1.5μm的SU-8光刻胶形成粘附层；2)采用转印技术，在粘附层上转印厚度为190-200nm单晶硅薄膜作为有源层；3)采用光刻工艺，在硅薄膜上光刻出源漏电极的图形；4)采用原子层沉积系统，在90℃温度条件与氮气氛围下，在硅薄膜上沉积0.5-1nm厚的二氧化钛插入层；5)采用电子束蒸发工艺，在二氧化钛插入层上淀积100-110nm厚的金属钛；6)采用剥离工艺，将淀积完金...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈大正，张春福，张家祺，杜丰羽，林珍华，常晶晶，习鹤，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61