[发明专利]N型场效应薄膜晶体管及其制作方法、CMOS反相器及其制作方法

说明书

本发明公开了一种N型场效应薄膜晶体管，其包括设置在基底上的第一P型场效应薄膜晶体管和设置于第一P型场效应薄膜晶体管的第一有源层上的极性转换膜。本发明还公开了上述N型场效应薄膜晶体管的制作方法。本发明通过在P型场效应薄膜晶体管的有源层上打印极性转换墨水继而成膜生成极性转换膜，即可对P型场效应薄膜晶体管进行极性转换，获得性能良好的N型场效应薄膜晶体管。本发明还提供了一种基于上述N型场效应薄膜晶体管的CMOS反相器及其制作方法，通过电连接上述获得的N型场效应薄膜晶体管和第二P型场效应薄膜晶体管，即可获得稳定性好、增益高、噪声容限大、功耗低的CMOS反相器。

技术领域

本发明属于电子学技术领域，具体来讲，涉及一种N型场效应薄膜晶体管及其制作方法、以及基于该N型场效应薄膜晶体管的CMOS反相器及其制作方法。

背景技术

印刷电子器件是通过新兴的印刷电子技术而获得的，虽然其在性能上不如硅基半导体微电子器件，但由于其简单的印刷制作工艺和对基底材料的无选择性，使其在大面积、柔性化、低成本电子器件应用领域有硅基半导体微电子电子器件无法比拟的优势。

近几年随着碳纳米管制备技术、分离纯化技术的快速发展以及器件构建工艺不断优化，碳纳米管薄膜晶体管的性能，尤其是器件的开关比、迁移率等都有大幅度提升。理论上，由于碳纳米管的空穴和电子的迁移率都非常高，用碳纳米管能够构建出性能优越的N型碳纳米管薄膜晶体管和P型碳纳米管薄膜晶体管。由于碳纳米管容易吸附空气中水氧等其他杂质，因此碳纳米管薄膜晶体管往往表现为P型特性；加之N型碳纳米管薄膜晶体管对水氧敏感、迁移率低、制作工序复杂等缺点，导致N型碳纳米管薄膜晶体管器件严重滞后于P型碳纳米管薄膜晶体管器件。

反相器是可以将输入信号以相反的形式输出的一种逻辑门电路，可以应用在音频放大、时钟振荡器等模拟电路中。采用互补场效应晶体管(CMOS)结构的集成电路拥有集成度高、功耗低等优势，将是微纳集成电路的首选结构，如何简单地制备基于纳米材料的CMOS电路，是纳米集成电路真正走向应用首先必须解决的问题。因此为使碳纳米管薄膜晶体管真正实用化，制备性能优越的N型碳纳米管薄膜晶体管及构建性能优越的CMOS反相器就显得尤为重要。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种N型场效应薄膜晶体管及其制作方法、以及一种基于该N型场效应薄膜晶体管的CMOS反相器及其制作方法，通过在P型场效应薄膜晶体管的有源层上打印极性转换墨水以获得极性转换膜，即可获得性能良好的N型场效应薄膜晶体管，继而构建CMOS反相器。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种N型场效应薄膜晶体管，包括设置于基底上的第一P型场效应薄膜晶体管和设置于所述第一P型场效应薄膜晶体管的第一有源层上的极性转换膜。

进一步地，所述极性转换膜是通过打印极性转换墨水成膜获得的，所述极性转换墨水为胺类化合物的混合溶液，所述极性转换墨水还包括乙酰丙酮锆、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮亚铁、乙酰丙酮钴或乙酰丙酮铝。

进一步地，所述胺类化合物选自邻氨基苯酚、邻苯二胺、L-半胱氨酸、L-赖氨酸，或所述胺类化合物的化学式为：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄均选自H原子、C1～C2的直链烷烃中的任意一种。

进一步地，所述胺类化合物为0.2mol/L～8.5mol/L的乙醇胺或0.1mol/L-8mol/L的2-氨基-2-甲基-1-丙醇。

本发明的另一目的在于提供一种如上任一所述的N型场效应薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，包括：Q1、在基底上制作第一P型场效应薄膜晶体管；Q2、在所述第一P型场效应薄膜晶体管的第一有源层上打印极性转换墨水；Q3、待所述极性转换墨水成膜形成极性转换膜，在所述基底上获得N型场效应薄膜晶体管。