[发明专利]基于低温溶液法p型金属碘化物薄膜晶体管的制备方法

权利要求书

1.基于低温溶液法p型金属碘化物薄膜晶体管的制备方法,其特征在于：以乙腈作为溶剂、以CuI作为溶质，采用旋涂工艺并结合紫外光退火技术在接近室温条件下制备p型CuI半导体薄膜，并进一步制备成CuI薄膜晶体管的沟道层；用低阻硅作为衬底，用ZrO₂超薄高k介质薄膜替代传统的SiO₂栅介电层，制备成p型金属碘化物薄膜晶体管。

2.根据权利要求1所述的基于低温溶液法p型金属碘化物薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：具体工艺步骤为：

（1）清洗衬底：选取电阻率为0.0015 Ω•cm的低阻硅作为衬底，并依次用丙酮和异丙醇超声波清洗衬底各5-15分钟，用去离子水冲洗3-5次，再用高纯氮气吹干备用；

（2）制备栅介电层前驱体溶液：将0.01-0.5摩尔/升的乙酰丙酮锆Zr(C₅H₇O₂)₄溶于二甲基甲酰胺中，同时加入与乙酰丙酮锆等摩尔量的乙醇胺作为稳定剂，乙醇胺与二甲基甲酰胺的体积比为1：1-10，在低于室温条件下磁力搅拌形成澄清透明的栅介电层前驱体溶液；

（3）溶胶-凝胶法制备栅介电层：利用溶胶-凝胶技术将步骤（2）获得的栅介电层前驱体溶液旋涂在低阻硅衬底上，旋涂时先在500转/分转速下旋涂5秒，然后在5000转/分转速下旋涂20秒；然后将薄膜放到高压汞灯下进行紫外光照处理30分钟，实现光解和固化后得到ZrO₂栅介电层薄膜；

（4）制备沟道层前驱体溶液：称量适量的乙腈作为溶剂，称量适量纯度均大于99.5%的CuI粉末加入溶剂中，在20-50摄氏度条件下磁力搅拌1-24小时形成澄清的溶液，溶液中金属Cu离子的浓度为3-30毫克/毫升，完成沟道层前驱体溶液的配制；

（5）采用溶液法制备CuI沟道层：将配制的沟道层前驱体溶液旋涂在步骤（3）制得的ZrO₂栅介电层薄膜成品上，旋涂次数为1-3次，每增加一次旋涂薄膜厚度增加3-15纳米，旋涂时在3000-7000转/分转速下匀胶15-60秒，旋涂结束后将制得的CuI薄膜放到高压汞灯下进行紫外光照处理使样品实现光解和固化的目的；其中高压汞灯的功率为1-3千瓦，紫外光照射时间为10-120分钟，样品距离汞灯的距离为1-20厘米；完成p型CuI半导体沟道层的制备；

（6）热蒸发法制备源、漏电极：最后通过热蒸发的方式，在CuI沟道层半导体薄膜上用宽长比为1000/250微米的不锈钢掩膜版制备40-100纳米厚的金属Ni作为源、漏电极，制备得到Ni/CuI/ZrO₂/Si结构的薄膜晶体管。

3.根据权利要求2所述的基于低温溶液法p型金属碘化物薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：制得的Ni/CuI/ZrO₂/Si结构的薄膜晶体管的载流子迁移率为1.9 cm²/V s，操作电压小于1.5伏，有效降低了器件能耗。

4.根据权利要求2所述的基于低温溶液法p型金属碘化物薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，步骤（3）开始前，先将步骤（1）处理完毕的低阻硅衬底放入等离子体清洗腔内,并将清洗腔内压力抽取至0.5 Pa后通入30 SCCM且纯度为99.99%的氧气，控制功率为30 瓦，清洗时间为5 分钟。

5.根据权利要求2所述的基于低温溶液法p型金属碘化物薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，热蒸发实验条件为真空度为<2*10^-4 Pa, 沉积速率为0.01-0.02 纳米/秒。