一种双沟道堆叠金属氧化物纳米纤维场效应晶体管的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双沟道堆叠金属氧化物纳米纤维场效应晶体管的制备方法，包括：S1、分别制备铟前驱体溶液和锌前驱体溶液；S2、先通过静电纺丝技术将铟前驱体溶液纺制在基底表面形成铟前驱体纤维层，然后通过静电纺丝技术将锌前驱体溶液纺制在铟前驱体纤维层表面形成锌前驱体纤维层，得到双层前驱体纤维层覆盖基底；S3、将双层前驱体纤维层覆盖基底先进行烘烤，然后UV光处理，冷却至室温后进行退火，得到双层金属氧化物纤维层覆盖基底；S4、通过掩模板在双层金属氧化物纤维层覆盖基底上蒸镀金属源、漏电极。本发明专利技术采用两种纤维上下堆叠构成双沟道，可以调节单一氧化物的性能缺陷，利用两氧化物间的互补优势，有效改善器件的性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种双沟道堆叠金属氧化物纳米纤维场效应晶体管的制备方法


[0001]本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种双沟道堆叠金属氧化物纳米纤维场效应晶体管的制备方法。

技术介绍

[0002]一维纳米材料本身具有的尺寸小、高导电、良好的稳定性及表面效应等独特的性质，近些年来，无论是以碳纳米管作为半导体器件沟道材料，还是以有机材料和金属氧化物纳米纤维来研究和制备器件，都展现出了良好的性能。金属氧化物材料具有突出的高迁移率，好的稳定性，容易制备等非常明显的优点，为其在传感器，能源，逻辑电路，显示等多种领域的运用提供了优势。目前，基于一维纳米结构的金属氧化物场效应管已经越来越广泛的应用于许多功能设备中，例如：生物传感器、化学传感器、逻辑器件及光电探测器等。制备一维纳米纤维结构的技术有多种，包括物理方法(如激光烧蚀方法、物理气相沉积方法等)和化学方法如电化学蚀刻/沉积方法、水热合成方法等。当前对于现在平板技术中高的制造成本以及繁杂的制备工序仍然是待需解决的问题，开发出可低成本大面积生产的高性能场效应晶体管的制造工艺仍然是众望所归。
[0003]静电纺丝技术已广泛用于制备各种有机和无机聚合物及相关复合材料的一维纳米结构。此外，静电纺丝技术相较于其他技术而言，具有更简单的操作流程，可在大气环境下操作、产量高、制造成本低和容易操作等优势。目前，静电纺丝技术被视为可供未来选择的前景生产技术，有利于被运用到新兴的低成本和一次性电子应用领域。目前，利用静电纺丝技术制备以金属氧化物纳米纤维作为沟道的金属氧化物纳米纤维场效应晶体管已经有研究报道，但是，现有报道多是基于单一沟道层氧化物纳米纤维制备的单沟道层的器件，其在使用中往往表现出不均匀的电学特性，使用性能不佳，限制了静电纺丝技术制备金属氧化物纳米纤维场效应晶体管的应用。

技术实现思路

[0004]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种双沟道堆叠金属氧化物纳米纤维场效应晶体管的制备方法。
[0005]本专利技术提出的一种双沟道堆叠金属氧化物纳米纤维场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1、将硝酸铟、聚乙烯吡咯烷酮和溶剂混合均匀，得到铟前驱体溶液；将硝酸锌、聚乙烯吡咯烷酮和溶剂混合均匀，得到锌前驱体溶液；
[0007]S2、先通过静电纺丝技术将铟前驱体溶液纺制在基底表面形成铟前驱体纤维层，然后通过静电纺丝技术将锌前驱体溶液纺制在铟前驱体纤维层表面形成锌前驱体纤维层，得到双层前驱体纤维层覆盖基底；
[0008]S3、将所述双层前驱体纤维层覆盖基底先进行烘烤，然后UV光处理，冷却至室温后
进行退火，得到双层金属氧化物纤维层覆盖基底；
[0009]S4、通过掩模板在所述双层金属氧化物纤维层覆盖基底上蒸镀金属源、漏电极，得到双沟道堆叠金属氧化物纳米纤维场效应晶体管。
[0010]优选地，S1中，将硝酸铟、聚乙烯吡咯烷酮和溶剂按比例为(0.5
‑
0.5)g：(1.5
‑
1.7)g：10mL混合均匀，得到铟前驱体溶液。
[0011]优选地，S1中，将硝酸锌、聚乙烯吡咯烷酮和溶剂按比例为(0.5
‑
0.5)g：(1.5
‑
1.7)g：10mL混合均匀，得到锌前驱体溶液。
[0012]优选地，S1中，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为300000
‑
1300000。
[0013]优选地，S1中，溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺。
[0014]优选地，S2中，将基底贴到接收基板上，先用泵推进并通过针头将铟前驱体溶液注射出，在一定电压的作用下在基底表面形成铟前驱体纤维层，然后用泵推进并通过针头将锌前驱体溶液注射出，在一定电压的作用下在铟前驱体纤维层表面形成锌前驱体纤维层，得到双层前驱体纤维层覆盖基底。
[0015]优选地，S2中，静电纺丝的条件为：泵的推进速度为0.2
‑
0.5ml/h，针头到接收基板之间的接收距离为10
‑
15cm，电压为10
‑
20kV。
[0016]优选地，S2中，铟前驱体纤维层的纺制时间为8
‑
25s，锌前驱体纤维层的纺制时间为6
‑
20s。
[0017]优选地，S3中，烘烤温度为100
‑
200℃，烘烤时间为5
‑
15min；S3中，UV光处理的方法为：用波长为200
‑
400nm、功率为0.5
‑
2KW的高压汞灯照射20
‑
40min；S3中，退火的具体步骤为：先以5
‑
15℃/min的升温速率升温至450
‑
550℃，保温1.5
‑
2.5h，然后自然冷却至室温。
[0018]优选地，S4中，所述蒸镀的电流为100A，时间为2
‑
4min；S4中，所述电极的沟道长宽比为2
‑
5，厚度为60
‑
120nm，材质为铝。
[0019]优选地，所述基底为氧化硅片。
[0020]优选地，所述氧化硅片的电阻率为0.0013
‑
0.0016Ω
·
cm，厚度为100
‑
300nm。
[0021]其中，基底在贴到接收基板上之前，还经过预处理，包括：依次用无水酒精、丙酮和去离子水依次超声清洗，然后用氮气枪吹干，即可。
[0022]一种双沟道堆叠金属氧化物纳米纤维场效应晶体管，由所述的制备方法制得。
[0023]本专利技术的有益效果如下：
[0024]本专利技术采用在基底上利用静电纺丝法依次纺制形成氧化铟纤维层、氧化锌纤维层，在基底上形成氧化铟
‑
氧化锌双层金属氧化物纤维层结构，这两种金属氧化物纤维上下堆叠构成双沟道的结构可以调节单一氧化物的性能缺陷，以高导电的氧化铟纤维作为底层，低导电的氧化锌纤维作为顶层且可以作为调节层，在合适的比例下，器件的导电性得到改善，表现为器件的阈值电压和开关比得到大幅度优化。利用两氧化物间的互补优势，有效提高器件的性能。
附图说明
[0025]图1为本专利技术提出的双沟道堆叠金属氧化物纳米纤维场效应晶体管的制备流程示意图。
[0026]图2为实施例1中退火后的氧化铟和氧化锌纤维层的XRD图。
[0027]图3为实施例1中退火前后的双层纤维层的扫描电镜图。
[0028]图4为实施例1中具有不同氧化锌纤维层与氧化铟纤维层密度比的晶体管器件的转移特性曲线图。
[0029]图5为实施例1中氧化锌纤维层与氧化铟纤维层密度比例为1:2的晶体管器件的转移特性曲线图。
具体实施方式
[0030]下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0031]实施例1
[0032]准备基底：
[0033]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
任一项所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：何刚，何波，胡庆庆，高倩，姜珊珊，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：