本发明专利技术涉及一种基于P型SiC的新型晶体管器件及其制备方法，包括：选取碳化硅衬底；在所述碳化硅衬底表面使用第一掩模版生长空穴传输层；在所述空穴传输层表面生长钙钛矿光吸收层；在所述钙钛矿光吸收层表面或所述衬底下表面生长绝缘层；在所述绝缘层表面生长栅电极；在所述碳化硅衬底表面使用第二掩模版生长源漏电极，最终形成所述基于碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件；由于本发明专利技术的晶体管采用钙钛矿光吸收层/传输层来为沟道提供相同极性光生载流子，提高了现有技术中的碳化硅晶体管器件的迁移率、开关速度等其他重要参数。
A new transistor device based on p-SiC and its preparation method
【技术实现步骤摘要】
一种基于P型SiC的新型晶体管器件及其制备方法
本专利技术涉及集成电路
，尤其涉及一种基于P型SiC的新型晶体管器件及其制备方法。
技术介绍
碳化硅是一种发展迅速的第三代半导体材料，具有比硅和砷化镓更大的迁移率、更高的热导率、更高的临界击穿电场等优异特性，在半导体器件制备方面具有广阔的前景；碳化硅可以用来制备晶体管器件，其原理为通过调控栅压来开启或关断沟道，从而使器件可以在不同的状态下工作；为使碳化硅晶体管器件能正常工作，其栅极必须能够有效的开启或关断沟道，因此在碳化硅晶体管的制作中，栅极的制作影响整个器件的最终性能。钙钛矿材料作为太阳能电池的光吸收材料已经表现出了卓越的光电转换效率，钙钛矿材料拥有高效的光吸收效率、双极性特性以及带隙可调等优点；在太阳能电池的研究中，钙钛矿材料常常堆叠空穴传输层来使其产生的电子空穴对得到分离；空穴传输层可以有效地提取钙钛矿产生的光生空穴而阻挡光生电子；因此，将钙钛矿/传输层结构加入到碳化硅晶体管的栅极和沟道之间，可以实现如下功能：在施加某一方向栅压的情况下，开启沟道同时由钙钛矿层向沟道注入大量的P型载流子，从而提高碳化硅晶体管的迁移率等重要参数；在施加反方向栅压的情况下，钙钛矿不再向沟道注入载流子，直至沟道被夹断。因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本专利技术提出一种基于P型SiC的新型晶体管器件及其制备方法。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于P型SiC的新型晶体管器件及其制备方法。一种基于P型SiC的新型晶体管器件及其制备方法，其特征在于，所述器件包括碳化硅衬底、钙钛矿传输层、钙钛矿光吸收层、绝缘层、栅电极和源漏电极，所述方法包括以下步骤：(a)选取碳化硅衬底；(b)在所述的碳化硅衬底表面使用第一掩模版生长空穴传输层；(c)在所述空穴传输层表面生长钙钛矿光吸收层；(d)在所述钙钛矿光吸收层表面或所述衬底下表面生长绝缘层；(e)在所述绝缘层表面生长栅电极；(f)在所述碳化硅衬底表面使用第二掩模版生长源漏电极，最终形成所述基于P型碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件。进一步的方案为，所述衬底碳化硅包括所述衬底碳化硅包括3C-碳化硅、4H-碳化硅以及6H-碳化硅，所述步骤(a)包括：(a1)选取碳化硅衬底；(a2)依次用微米级半导体专用洗涤剂、去离子水、丙酮、和异丙酮超声清洗所述衬底并烘干；所述空穴传输层和所述碳化硅衬底在外加栅压下能够形成二维电子气，所述空穴传输层包括三苯胺基材料、Spiro、P3HT，以Spiro-0MeTAD为例，所述步骤(b)包括：(b1)将FeCl3溶液、双三氟甲基磺酸亚酰胺锂溶液、4-叔丁基吡啶滴加至Spiro-0MeTAD溶液中；(b1.1)所述混合溶液中Spiro-0MeTAD的摩尔浓度为42-70mM，FeCl3的浓度是Spiro-0MeTAD摩尔浓度的0.4-1.4倍，优选是0.8-1倍，最优选是0.8倍；(b1.2)所述混合溶液中双三氟甲基磺酸亚酰胺锂的浓度为6-10mg/mL，4-叔丁基吡啶的浓度为1.8-3.2％v/v；(b1.3)所述FeCl3；溶液的溶剂选自乙腈、氯仿、丙酮中的至少一种；(b1.4)所述双三氟甲基磺酸亚酰胺锂溶液的溶剂选自乙腈、γ-丁内酯中的至少一种；(b1，5)所述Spiro-0MeTAD溶液的溶剂选自氯苯、二氯苯、乙腈中的至少一种；(b2)将该混合溶液旋涂至所述衬底上，所得涂层即为空穴传输层；(b2.1)该空穴传输层的厚度为60-160nm；所述钙钛矿吸收层分为无机钙钛矿和有机-无机杂化钙钛矿，所述无机钙钛矿包括CrPbBr3、CrPbCl3、CrPbI3、CsSnBr3，步骤(c)包括：(c1)在无水无氧并且充满高纯氮气的环境下在所述传输层上旋涂形成钙钛矿前驱体溶液；(c2)其中旋涂时间为40-60s，旋涂转速为2000r/min-4000r/min，所述钙钛矿光活性层的厚度为550-600纳米；；所述绝缘层包括常用的SiO2，以及高K材料，包括HfO2，Y2O3，La2O3，以SiO2为例，步骤(d)包括：(d1)利用磁控溅射工艺在所述钙钛矿光吸收层上表面或所述衬底下表面生长SiO2材料作为绝缘层；生长所述钙钛矿光吸收层上表面绝缘层时需要采用第一掩模版；(d2)将SiO2靶材放置在射频磁控溅射系统的靶位置；(d3)将腔体抽至真空状态(5×10-6Pa)，加热所述钙钛矿吸收层或所述衬底，通入气体Ar，调整真空腔内压强；(d4)其中，SiO2靶材与所述钙钛矿吸收层或所述衬底下表面的距离为10cm，溅射功率为50W-70W，沉积时间为1-1.5h；所述栅电极包括金属、ITO、FTO，步骤(e)包括：(e1)磁控溅射，包括：(e1.1)采用第一掩模版，利用磁控溅射工艺在所述钙钛矿光吸收层上生长栅电极金属材料，包括：(e1.1.1)以金属材料作为靶材，以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；(e1.1.2)在工作功率60-80W，真空度5×10-4-6×10-3Pa的条件下，在所述钙钛矿吸收层表面溅射形成金属栅电极金属材料；(e1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述钙钛矿光吸收层上表面与栅电极金属材料表面处形成欧姆接触已完成金属栅的制备；(e2)热蒸镀法，包括：(e2.1)将第一掩模版覆盖于所述衬底上，在衬底的中间部分预留出形成栅电极的沟槽，用等离子清洗剂清洗所述被覆盖的衬底；(e2.2)配置电极溶液，并将电极溶液滴于钙钛矿光吸收层上预留的沟槽中；(e2.3)生长栅电极：以4000rpm的速度在空气中旋涂30秒，然后在200℃条件下退火1小时；所述源漏电极包括Pi、Ag、金属、Al，步骤(f)包括：(f1)磁控溅射，包括：(f1.1)采用第二掩模版，利用磁控溅射工艺在所述衬底上生长栅电极金属材料，包括：(f1.1.1)以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；(f1.1.2)在工作功率60-80W，真空度5×10-4-6×10-3Pa的条件下，在所述衬底表面溅射形成源漏电极金属材料；(f1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述衬底上表面与源漏电极金属材料表面处形成欧姆接触已完成源漏电极的制备；(f2)热蒸镀法，包括：(f2.1)将第二掩模版覆盖于所述衬底上，在衬底的中间部分预留出形成源漏电极的沟槽，用等离子清洗剂清洗所述被覆盖的衬底；(f2.2)配置电极溶液，并将电极溶液滴于所述衬底上预留的沟槽中；(f2.3)生长源漏电极：以4000rpm的速度在空气中旋涂30秒，然后在200℃条件下退火1小时本专利技术的有益效果如下：本专利技术将钙钛矿/空穴传输层结构加入到P型SiC晶体管的栅极和沟道之间，可以实现如下功能：在施本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于P型SiC的新型晶体管器件的制备方法，其特征在于，所述器件包括碳化硅衬底、钙钛矿传输层、钙钛矿光吸收层、绝缘层、栅电极和源漏电极，所述方法包括以下步骤：/n(a)选取碳化硅衬底；/n(b)在所述的碳化硅衬底表面使用第一掩模版生长空穴传输层；/n(c)在所述空穴传输层表面生长钙钛矿光吸收层；/n(d)在所述钙钛矿光吸收层表面或所述衬底下表面生长绝缘层；/n(e)在所述绝缘层表面生长栅电极；/n(f)在所述碳化硅衬底表面使用第二掩模版生长源漏电极，最终形成所述基于P型碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于P型SiC的新型晶体管器件的制备方法，其特征在于，所述器件包括碳化硅衬底、钙钛矿传输层、钙钛矿光吸收层、绝缘层、栅电极和源漏电极，所述方法包括以下步骤：
(a)选取碳化硅衬底；
(b)在所述的碳化硅衬底表面使用第一掩模版生长空穴传输层；
(c)在所述空穴传输层表面生长钙钛矿光吸收层；
(d)在所述钙钛矿光吸收层表面或所述衬底下表面生长绝缘层；
(e)在所述绝缘层表面生长栅电极；
(f)在所述碳化硅衬底表面使用第二掩模版生长源漏电极，最终形成所述基于P型碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件。
2.根据权利要求1所述的一种基于P型SiC的新型晶体管器件的制备方法，其特征在于，所述衬底碳化硅包括所述衬底碳化硅包括3C-碳化硅、4H-碳化硅以及6H-碳化硅，所述步骤(a)包括：
(a1)选取碳化硅衬底；
(a2)依次用微米级半导体专用洗涤剂、去离子水、丙酮、和异丙酮超声清洗所述衬底并烘干；
所述空穴传输层和所述碳化硅衬底在外加栅压下能够形成二维电子气，
所述空穴传输层包括三苯胺基材料、Spiro、P3HT；
所述钙钛矿吸收层分为无机钙钛矿和有机-无机杂化钙钛矿，所述无机钙钛矿包括CrPbBr3、CrPbCl3、CrPbI3、CsSnBr3，步骤(b)包括：
(b1)在无水无氧并且充满高纯氮气的环境下在所述传输层上旋涂形成钙钛矿前驱体溶液；
(b2)其中旋涂时间为40-60s，旋涂转速为2000r/min-4000r/min，所述钙钛矿光活性层的厚度为550-600纳米；；
所述绝缘层包括常用的SiO2，以及高K材料，包括HfO2，Y2O3，La2O3，步骤(c)包括：
(c1)利用磁控溅射工艺在所述钙钛矿光吸收层上表面或所述衬底下表面生长绝缘层材料；生长所述钙钛矿光吸收层上表面绝缘层时需要采用第一掩模版；
(c2)将绝缘层靶材放置在射频磁控溅射系统的靶位置；
(c3)将腔体抽至真空状态(5×10-6Pa)，加热所述钙钛矿吸收层或所述衬底，通入气体Ar，调整真空腔内压强；
(c4)其中，绝缘层靶材与所述钙钛矿吸收层或所述衬底下表面的距离为10cm，溅射功率为50W-70W，沉积时间为1-1.5h；
所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：关赫，汪钰成，沈桂宁，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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