[发明专利]一种柔性外延铁电栅薄膜晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性外延铁电栅薄膜晶体管，其特征在于，包括：云母柔性衬底；在所述衬底上形成的缓冲层；在所述缓冲层上形成的底栅电极；在所述底栅电极上形成的外延铁电薄膜层；在所述外延铁电薄膜层上形成的沟道层；在所述沟道层上形成的源电极；以及在所述沟道层上且同所述源电极分离形成的漏电极。

2.根据权利要求1所述的柔性外延铁电栅薄膜晶体管，其特征在于，所述外延铁电薄膜层为Pb(Zr_0.1Ti_0.9)O₃、Pb(Zr_0.2Ti_0.8)O₃、Pb(Zr_0.3Ti_0.7)O₃和Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃四种外延薄膜的至少一种。

3.根据权利要求1所述的柔性外延铁电栅薄膜晶体管，其特征在于，所述底栅电极为SrRuO₃外延薄膜，所述沟道层为ZnO外延薄膜。

4.根据权利要求1所述的柔性外延铁电栅薄膜晶体管，其特征在于，所述底栅电极的厚度为15～40nm；

所述外延铁电薄膜层的厚度为120～180nm；

所述沟道层的厚度为40～70nm。

5.一种如权利要求1～4任一项所述的柔性外延铁电栅薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)选择光滑无裂纹的天然云母片，然后用双面胶将其贴在操作台上，用尖头镊子逐层剥离云母，直到云母片的厚度小于30μm；

(2)在步骤(1)中的云母衬底上淀积CoFe₂O₄薄膜得到缓冲层；

(3)在步骤(2)中的缓冲层上进行外延生长SrRuO₃薄膜，得到底栅电极；

(4)在步骤(3)中的底栅电极进行外延生长锆钛酸铅材料薄膜，得到铁电薄膜层；

(5)在步骤(4)中的外延铁电薄膜层上进行行外延生长ZnO薄膜，得到沟道层；

(6)在步骤(5)中的沟道层上淀积栅金属，形成源电极和漏电极，并进行退火处理。

6.根据权利要求5所述的柔性外延铁电栅薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中脉冲激光沉积的参数如下：反应室抽真空至≤1×10^-6Pa；沉积温度500～600℃；沉积氧压为30～50mtorr；激光能量300～350mJ；激光脉冲频率为10Hz；沉积速率1～5nm/min。

7.根据权利要求5所述的柔性外延铁电栅薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中脉冲激光沉积的参数如下：反应室抽真空至≤1×10^-6Pa；沉积温度550～620℃；沉积氧压为50～80mtorr；激光能量300～350mJ；激光脉冲频率为10Hz；沉积速率1～5nm/min。

8.根据权利要求5所述的柔性外延铁电栅薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中脉冲激光沉积的参数如下：反应室抽真空至≤1×10^-6Pa；沉积温度500～600℃；沉积氧压为100mtorr～200mtorr；激光能量300mJ～350mJ；激光脉冲频率为10Hz；沉积速率1～5nm/min。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中脉冲激光沉积的参数如下：反应室抽真空至≤1×10^-6Pa；沉积温度300～400℃；沉积氧压为1～10mtorr；激光能量300～350mJ；激光脉冲频率为10Hz；沉积速率1～5nm/min。