[发明专利]一种场效应晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

场效应晶体管是利用半导体的表面效应，以栅极电压控制半导体有源层表面的空穴与电子耗尽或积累，决定沟道的导通状况，实现开关功能。场效应晶体管因原理简单，工艺成熟，可靠性高，现已普遍应用于电子器件和集成电路的制造。场效应晶体管的性能受到工艺、制程、材料和器件结构等多个因素的影响，其中沟道材料和器件结构从根本上决定着场效应晶体管的迁移率和工作效率。

自从发现胶体量子点具有量子尺寸效应以来，其以薄膜的形式在电子和光电子领域得到了极大的应用。基于大小可调的能隙、小的激子结合能、高的电致和光致发光效率和廉价的溶液制程等优势，量子点已经成功的在太阳能电池、发光二极管等薄膜光电子器件方面实现了应用。然而，量子点膜在场效应晶体管中的电荷传输性能和应用还鲜有报道，远远落后于商业硅晶体管和有机场效应晶体管。

半导体量子点胶体通过自组装紧密堆积实现量子限域电子或空穴波函数的有效交叠和重合，将会形成一种新型的“人造薄膜”，这种固体薄膜不仅保留了量子点材料性能独特的可调性，同时，也具有较高的载流子迁移率和电传导能力。与硅类晶体管相比，以量子点作为载流子传输层的场效应晶体管具有溶液制程制备过程简单，成本较低，重量亲且柔性好等优点，这些特点使得量子点场效应晶体管成为未来电子行业的重要元件，可广泛的用于智能卡、存储器、电子商标、有缘矩阵显示器和传感器等。

碳元素是目前拥有纳米结构和特性最为丰富的材料之一，如富勒烯、碳量子点、碳纳米管、石墨烯等由于具有优异的化学、物理、机械和电子性能而引起了科研人员的极大研究兴趣和实验应用。基于碳基的电子学因其尺寸小、速度快、功耗低、工艺简单等特点受到人们越来越广泛的关注。在众多碳纳米材料中，碳量子点是一种尺寸小于10nm的零维纳米颗粒，因其具有低成本、低毒性、长期稳定性、粒径大小可调节光学响应和高效多样的载流子生成能力，且易于制备而成为传统半导体量子点的理想替换材料。

发明内容

本发明主要提供一种场效应晶体管及其制备方法，旨在解决如何使用碳量子点制备场效应晶体管的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种场效应晶体管的制备方法，所述方法包括：在基板上沉积第一绝缘层；在所述第一绝缘层上形成源极及漏极；形成覆盖所述源极及漏极的碳量子点有源层；在所述碳量子点有源层上依次形成第二绝缘层及栅极。

其中，所述形成覆盖所述源极及漏极的碳量子点有源层包括：将所述碳量子点溶解在辛烷中以形成第一混合溶液；使用旋涂法在所述第一绝缘层、源极及漏极上，将所述第一混合溶液旋涂成碳量子点膜层；对所述碳量子点膜层进行真空烘烤以形成覆盖所述源极及漏极的所述碳量子点有源层。

其中，所述在基板上沉积第一绝缘层包括：通过化学气相沉积法在所述基板上形成第一材料层，所述第一材料层为氧化硅层、氧化铝层、氮化硅层或所述氧化硅、氧化铝及氮化硅的混合层；使用第二混合溶液对所述第一材料层进行浸泡冲洗；烘干浸泡冲洗后的所述第一材料层以形成所述第一绝缘层。

其中，所述在所述第一绝缘层上形成源极及漏极包括：以蒸镀的方式在所述第一绝缘层上形成源极、漏极金属层；对所述源极、漏极金属层图案化处理以形成所述源极及漏极。

其中，所述在所述碳量子点有源层上依次形成第二绝缘层及栅极包括：通过化学气相沉积法在所述碳量子点有源层上沉积第二材料层，所述第二材料层为氧化硅层、氧化铝层、氮化硅层或所述氧化硅、氧化铝及氮化硅的混合层；使用所述第二混合溶液对所述第二材料层进行浸泡冲洗；烘干浸泡冲洗后的所述第二材料层以形成所述第二绝缘层。

其中，所述在所述碳量子点有源层上依次形成第二绝缘层及栅极进一步包括：以蒸镀的方式在所述第二绝缘层上形成栅金属层；对所述栅金属层进行图案化处理以形成所述栅极。

其中，所述第二混合溶液为丙酮、甲醇和异丙醇的混合溶液。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种场效应晶体管，所述场效应晶体管包括：位于基板上的源极和漏极；与所述源极和漏极接触的有源层，其中，所述有源层为碳量子点有源层。

其中，其特征在于，所述场效应晶体管进一步包括位于所述源极和所述漏极上的绝缘层及在所述绝缘层上的栅极。

其中，所述场效应晶体管进一步包括在所述基板上由下至上依次层叠的栅极及绝缘层，所述碳量子点有源层位于所述绝缘层上，所述源极和所述漏极位于所述碳量子点有源层上。