[发明专利]一种底栅钙钛矿场效应晶体管及其制备方法

说明书

一种底栅钙钛矿场效应晶体管及其制备方法，通过制备离子胶溶液以及钙钛矿半导体层前驱液；在形成有栅电极衬底上旋涂离子胶溶液并退火形成离子胶介电层；在离子胶介电层上形成钙钛矿半导体层以及源电极、漏电极，形成底栅钙钛矿场效应晶体管。该底栅钙钛矿场效应晶体管包括栅电极、衬底、介电层、半导体层、源电极、漏电极，所述介电层为离子胶，所述半导体层为钙钛矿层。通过该方法获得的钙钛矿场效应晶体管的工作电压降低到5V以下，实现低成本、快速、高效的低工作电压的钙钛矿场效应晶体管。

技术领域

本发明属于有机-无机杂化钙钛矿场效应晶体管领域,更具体地，涉及低工作电压底栅钙钛矿场效应晶体管。

背景技术

近年来，钙钛矿半导体材料由于其出色的光电性能(高光吸收系数(10⁵cm^-1)，长范围载流子扩散长度，高缺陷容忍性和均衡的电荷传输等)，简单且低成本的薄膜制造工艺引起了各领域研究人员的密切关注。作为本征迁移率高达10-100cm²V^-1s^-1且兼具电学和光学性能的半导体材料，钙钛矿在光电器件领域具有广阔的应用前景。

目前钙钛矿场效应晶体管的制备主要是基于SiO₂为介电层制备而成，由于SiO₂较低的相对介电常数，以及用于器件制备中较小的单位面积电容，通常使得钙钛矿器件的工作电压在60V左右，甚至更高。当然，近年来，由于原子层积技术的发展，超高介电常数介电层(例如Al₂O₃、HfO₂)也逐渐运用到钙钛矿晶体管的制备中，从而使得钙钛矿场效应晶体管实现低电压工作。但是，由于原子层积技术制备介电层通常需要较长的时间，且对设备的要求比较高，制备成本较大。因此，开发出简便快速且成本低廉的方法来制备并且集成到钙钛矿场效应晶体管中从而实现低工作电压具有十分重要的科学意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服目前钙钛矿场效应晶体管存在的上述问题，提供的一种底栅钙钛矿场效应晶体管及其制备方法，将钙钛矿场效应晶体管的工作电压降低到5V以下，实现低成本、快速、高效的低工作电压的钙钛矿场效应晶体管。

因此，在第一方面，本发明解决技术问题，采用的技术方案如下：一种底栅的钙钛矿场效应晶体管，其特征在于，包括栅电极、衬底、介电层、半导体层、源电极、漏电极，所述介电层为离子胶，所述半导体层为钙钛矿层。

进一步的，所述钙钛矿为锡基钙钛矿；

进一步的，所述离子胶为[PVDF-HFP][EMIM TFSI]、[PVDF-TrFE][EMIM TFSI]；

进一步的，所述钙钛矿需要溶于甲醇溶液之后再形成半导体层。

进一步的，所述锡基钙钛矿为：PEA₂SnI₄，BA₂SnI₄或BDASnI₄。

在第二方面，本发明提供一种制备底栅钙钛矿场效应晶体管的方法，该方法包括以下步骤：

(1)制备离子胶溶液以及钙钛矿半导体层前驱液；

(2)在形成有栅电极衬底上旋涂离子胶溶液并退火形成离子胶介电层；

(3)在离子胶介电层上形成钙钛矿半导体层以及源电极、漏电极，形成底栅钙钛矿场效应晶体管。

进一步，所述步骤(3)包括：

(3.1)在离子胶介电层上旋涂钙钛矿半导体层前驱液并退火形成钙钛矿

半导体层；

(3.2)制备源、漏电极形成底栅顶接触钙钛矿场效应晶体管。

进一步，所述步骤(3)包括：