基于模板生长的钙钛矿薄膜晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于模板生长的钙钛矿薄膜晶体管及其制备方法，所述钙钛矿薄膜晶体管具有底栅顶接触结构，其自下而上包括栅电极、绝缘层、基于模板生长的钙钛矿半导体有源层、对称的源漏电极。所述的钙钛矿半导体层是通过在三维锡基金属卤化物钙钛矿前驱液中加入可形成低维结构的硫氰酸盐来实现的；其中，硫氰酸根可降低低维结构的形成能，使其在未退火之前大量形成，而在后续的退火过程中诱导垂直于衬底的三维结构的定向生长，实现不同维度钙钛矿的依次生长。所制得的晶体管电流开关比提升约1个数量级、载流子迁移率从8.6 cm<supgt;2</supgt;V<supgt;‑</supgt;<supgt;1</supgt;s<supgt;‑1</supgt;提高到40.5 cm<supgt;2</supgt;V<supgt;‑1</supgt;s<supgt;‑1</supgt;、亚阈值摆幅从0.33 V/dec下降到0.23 V/dec。本发明专利技术具有成本低廉、工艺步骤简单等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体材料生长、微电子器件技术以及显示应用等领域，具体包括设计一种基于模板生长的锡基金属卤化物钙钛矿薄膜晶体管及其制备方法。

技术介绍

1、在过去十年中，金属卤化物钙钛矿材料由于其优异的光电性能、廉价的原材料和简便的制备工艺，在光伏、发光二极管和光子探测器等领域显示出巨大的应用潜力。最近，钙钛矿太阳能电池已经实现了26.1％的认证效率，这与商业化的si、cuingase和cdte薄膜光电器件相当。相比而言，基于金属卤化物钙钛矿薄膜材料的场效应晶体管应用还十分欠缺。第一性原理理论计算和电荷输运的实验研究，例如霍尔效应、时间分辨光谱、空间电荷限制电流和飞行时间测量，已经证明金属卤化物钙钛矿可以表现出10～100cm2 v-1s-1的高载流子迁移率，有望作为非常优异的晶体管沟道材料。

2、然而金属卤化物钙钛矿场效应晶体管目前整体电学性能远低于理论计算结果，其主要原因是高维钙钛矿薄膜在结晶过程中不可控(如甲脒锡碘fasni3、甲胺锡碘masni3、铯锡碘cssni3)，导致薄膜缺陷密度高，薄膜结晶度和均匀性差，从而引起载流子晶格散射以及在本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于模板生长的钙钛矿薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述的钙钛矿薄膜晶体管包括从下至上依次排列的栅电极、绝缘层、基于模板生长的锡基金属卤化物钙钛矿半导体有源层、对称的源电极和漏电极；其制备包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低维结构的硫氰酸盐为丙胺硫氰酸盐、丁胺硫氰酸盐、苯甲胺硫氰酸盐、苯乙胺硫氰酸盐、噻吩甲胺硫氰酸盐、噻吩乙胺硫氰酸盐的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和乙二醇中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制...

【技术特征摘要】

1.一种基于模板生长的钙钛矿薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述的钙钛矿薄膜晶体管包括从下至上依次排列的栅电极、绝缘层、基于模板生长的锡基金属卤化物钙钛矿半导体有源层、对称的源电极和漏电极；其制备包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低维结构的硫氰酸盐为丙胺硫氰酸盐、丁胺硫氰酸盐、苯甲胺硫氰酸盐、苯乙胺硫氰酸盐、噻吩甲胺硫氰酸盐、噻吩乙胺硫氰酸盐的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文武，吴燕秋，褚君浩，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：