CN109256420A - 一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管及其制备方法 - Google Patents
一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109256420A CN109256420A CN201811131091.7A CN201811131091A CN109256420A CN 109256420 A CN109256420 A CN 109256420A CN 201811131091 A CN201811131091 A CN 201811131091A CN 109256420 A CN109256420 A CN 109256420A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hafnium oxide
- oxide based
- transparent
- flexible
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 76
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 74
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 142
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 48
- OFIYHXOOOISSDN-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegallium Chemical compound [Te]=[Ga] OFIYHXOOOISSDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 43
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 19
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 112
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 57
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 51
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 26
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 23
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 19
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 17
- OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N zirconium nitrate Chemical compound [Zr+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 15
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- WEUCTTBUEWINIJ-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc;dihydrate Chemical compound O.O.[Zn].CC(O)=O WEUCTTBUEWINIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000004549 pulsed laser deposition Methods 0.000 claims description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 9
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 claims description 9
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 claims description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 7
- 239000008236 heating water Substances 0.000 claims description 7
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 6
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(IV) oxide Inorganic materials O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005352 clarification Methods 0.000 claims description 5
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 3
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 21
- 229960001296 zinc oxide Drugs 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 3
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 description 2
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000003471 anti-radiation Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005621 ferroelectricity Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- FLTRNWIFKITPIO-UHFFFAOYSA-N iron;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Fe] FLTRNWIFKITPIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 150000002927 oxygen compounds Chemical class 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/78391—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate the gate comprising a layer which is used for its ferroelectric properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
- H01L29/51—Insulating materials associated therewith
- H01L29/516—Insulating materials associated therewith with at least one ferroelectric layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
- H01L29/51—Insulating materials associated therewith
- H01L29/517—Insulating materials associated therewith the insulating material comprising a metallic compound, e.g. metal oxide, metal silicate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66969—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies not comprising group 14 or group 13/15 materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
本发明公开了一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管及其制备方法，其中，该晶体管包括柔性衬底、底栅电极、氧化铪基铁电薄膜层、氧化物半导体有源层和均设置于顶层的源电极和漏电极，该制备方法包括：制备柔性衬底且由下至上依次在柔性衬底上制备底栅电极、铁电薄膜层、氧化物半导体有源层、源电极和漏电极，得到柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管。这种晶体管结构简单，多次弯曲后依然可以正常工作，其制备方法工艺简单，成本低廉，可用于电子平板显示领域及可延展性柔性器件领域，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于电子器件技术领域，具体地涉及一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的快速发展，半导体技术逐步兴起并越来越受到重视。其中，电子设备如手机、笔记本电脑等在我们的日常生活中占据了十分重要的地位，作为目前社会信息化的支柱产业，在推动未来国民经济高速发展、维护国家安全、增强国际竞争力等方面发挥着重要的作用。随着各行各业对移动设备的要求更高，其存储器的高性能要求也成为了研究的重点。
铁电存储器作为一种非挥发性的存储器，相比于传统的多晶硅浮栅结构Flash存储器件，具有读写速度快、低功耗、低的操作电压、擦除写入次数多以及抗辐射等优点，在计算机、通讯、航空航天和国防等领域具有广阔的应用前景和发展潜力，其相关研究也成为国际上信息功能材料及微电子领域的前沿研究课题。其中，柔性灵活的非易失存储器因其具有非破坏性读取、长期数据存储、响应速度快，柔性可挠曲等特点，在社会的生产活动中具有广泛的应用前景，有望成为未来的电子应用的数据存储核心。随着信息产业的发展和电子产品的普及，对存储器的要求越来越高。薄膜晶体管(TFT)型铁电场效应晶体管，使用氧化物半导体材料作为沟道层、铁电薄膜作为栅绝缘层。由于其制备工艺简单、容易大面积集成、铁电薄膜与沟道层的界面特性较好、操作电压低；并可以实现全外延、全透明以及柔性器件结构，引起了人们极大的研究兴趣。
然而，目前的铁电薄膜晶体管还存在不少缺陷。首先，大多数铁电薄膜晶体管还是采用传统PbZrxTi(1-x)O3(PZT)和SrBi2Ta2O9(SBT)等铁电薄膜材料，因其材料特性的限制，已经无法满足TFT特征尺寸进一步缩小的要求，需要一种新的材料来进一步缩小晶体管尺寸。其次，为满足电子产品对于薄膜化、可弯曲的要求，越来越多的柔性铁电薄膜存储被广泛应用，然而现有技术中多采用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、超薄柔性玻璃或存在不耐高温、拉伸强度过小、价格昂贵的缺点一种新的材料以克服上述缺点。再次，目前铁电薄膜晶体管中铁电薄膜层和氧化物半导体有源层的制备大多基于真空沉积方法(如脉冲激光沉积法、射频磁控溅射法)，这类制备方法工艺复杂且设备昂贵，难以制备大面积均匀性好的薄膜，不适合工业化生产。
综上所述，传统铁电薄膜晶体管密度存储低、微型化困难，且制备工艺复杂、成本过高，难以应用于电子平板显示领域及可延展性柔性器件领域。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管及其制备方法，以克服上述缺陷。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管，其特征在于，包括：
柔性衬底；在所述柔性衬底上形成的底栅电极；在所述底栅电极上形成氧化铪基铁电薄膜层；在所述氧化铪基铁电薄膜层上形成的半导体有源层；在所述半导体有源层上形成的源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极位于有源层上方的两端；
进一步的，所述柔性衬底为透明云母片；优选的，所述云母片的厚度＜50μm；曲率半径≤2.5mm。
进一步的，所述底栅电极为透明的AZO薄膜或ITO薄膜；优选的，所述底栅电极的厚度为60nm～90nm。
进一步的，所述氧化铪基铁电薄膜层为掺杂Zr元素的HfO2薄膜层或掺杂Y元素的HfO2薄膜层；优选的，所述氧化铪基铁电薄膜层的厚度为5nm～30nm。
进一步的，所述半导体有源层由ZnO材料制成；优选的，所述半导体有源层的厚度为10～25nm。
进一步的，所述源电极和所述漏电极均为透明的AZO薄膜或ITO薄膜；优选的，所述漏电极和源电极的厚度均为50～80nm。
另一方面，本发明还提供一种如上任一项所的柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备柔性衬底：选择光滑无裂纹的透明云母片，将其贴在操作台上，用尖头镊子逐层撕起，直到云母片的厚度＜50μm，即可作为柔性衬底；
S2.制备底栅电极：利用脉冲激光沉积法在柔性衬底上沉积AZO或ITO材料，得到底栅电极；
S3.制备氧化铪基铁电薄膜层：
S31.制备氧化铪基铁电薄膜的前驱体溶液，所述前驱体溶液的浓度为0.05-0.2mol/L；
S32.形成氧化铪基铁电薄膜层：遮挡住S2所得的底栅电极一侧，在上述遮挡后的底栅电极上旋涂S31所得的前驱体溶液，得到均匀的湿膜，然后将所述湿膜依次进行干燥和热解处理，重复上述旋涂、干燥和热解过程3～5次后进行退火处理，得到氧化铪基铁电薄膜层；
S4.制备半导体有源层：
S41.配制半导体有源层前驱体溶液，所述半导体有源层的前驱体溶液浓度为0.05-0.2mol/L；
S42.形成半导体有源层，包括以下步骤：在S3所得氧化铪基铁电薄膜层上旋涂S41所得的前驱体溶液，得到均匀的湿膜，然后将其干燥，重复旋涂和干燥过程3～5次后进行退火，即得半导体有源层；
S5.制备源电极和漏电极，包括以下步骤：利用脉冲激光沉积法，在上述半导体有源层上沉积AZO或ITO材料，形成源电极和漏电极，进而获得晶体管；
S6.退火，包括以下步骤：将S5所得晶体管放入快速退火炉中退火，然后降低温度到室温后取出；优选的，所述退火温度为400～600℃，退火时间为60～150s。
进一步的，所述氧化铪基铁电薄膜的材料为Zr掺杂的HfO2铁电薄膜，其中，所述的S31步骤包括：所述前驱体溶液中Hf、Zr物质的量之比为0.5:0.5，计算出乙酰丙酮铪和硝酸锆的质量；然后将乙酰丙酮铪溶于适量乙酰丙酮中，随后加入少量乙酸，搅拌至乙酰丙酮铪完全溶解，即得A溶液，其中，所述乙酰丙酮和乙酸的体积之比为5:1；另外，将硝酸锆溶于适量乙二醇甲醚中，在50～70℃水浴加热搅拌直至完全溶解，随后于100～140℃干燥脱去硝酸锆中的自由水，即得B溶液；将上述A、B两种溶液混合，并加入乙二醇甲醚定容，搅拌直至得到透明稳定的溶液，静置12～36h后，即得淡黄色的前驱体溶液。
进一步的，所述氧化铪基铁电薄膜的材料为Y掺杂的HfO2铁电薄膜，其中，所述的S31步骤包括：所述前驱体溶液中Hf、Y物质的量之比为0.948:0.052，计算出乙酰丙酮铪和乙酰丙酮钇的质量；然后将乙酰丙酮铪和乙酰丙酮钇溶入丙酸中，随后加入少量丙酸酐促进溶解，所述丙酸和丙酸酐的体积之比为5:1，在100～150℃下搅拌至完全溶解，静置一周后，即得透明稳定的前驱体溶液。
进一步的，所述S32步骤包括：a.用胶盖住S2所得的底栅一侧，对部分底栅电极进行遮挡；b.在上述遮挡后的底栅电极上旋涂S31所得的前驱体溶液，旋涂转速为：低速旋涂8～12s，转速为400～600rpm；再高速旋涂20～40s，转速为3000～5000rpm，得到均匀的湿膜；c.将步骤b制得的均匀湿膜在160～200℃下干燥80～120s，然后在250～350℃下热解150～250s；d.重复b、c过程3～5次，随后在400～600℃下退火60-240s，即得氧化铪基铁电薄膜层；
进一步的，所述的半导体有源层为ZnO薄膜，所述S41步骤包括：计算出所需二水合乙酸锌的质量；室温下，将称取的二水合乙酸锌溶解在适量乙二醇甲醚中，搅拌至溶液澄清后加入与二水合乙酸锌等摩尔量的单乙醇胺做稳定剂，随后在60～80℃水浴加热下搅拌直至形成透明稳定的溶液，静置24小时，即得透明稳定的ZnO薄膜前驱体溶液；
进一步的，所述S42步骤包括：a.采用旋涂法在S3所得的铁电薄膜层上旋涂氧化锌薄膜的前驱体溶液，旋涂转速为：低速旋涂8～12s，转速为400～600rpm；再高速旋涂20～40s，转速为3000～5000rpm，得到均匀的湿膜；b.将制得的均匀湿膜在100～200℃下干燥100～200s；c.重复a、b过程3～5次，随后在400～600℃下退火100～250s，即得所述氧化锌半导体有源层。
(三)技术方案小结
本发明提出了一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管包括由底层到顶层依次设置的衬底、底栅电极、铁电薄膜层、有源层和均设置于顶层的源电极和漏电极，所述衬底为柔性衬底，所述铁电薄膜层为掺杂元素的氧化铪HfO2薄膜，所述有源层为氧化物半导体有源层，所述源电极和漏电极设置在有源层上方的两端，还提出了一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管的制备方法，分别制备铁电薄膜层前驱体溶液和氧化物半导体有源层的前驱体溶液，所述铁电薄膜层为掺杂元素的氧化铪HfO2薄膜；然后制备柔性衬底，制备底栅电极；制备铁电薄膜层；制备氧化物半导体有源层；制备源电极和漏电极。
本发明以云母片为衬底、氧化铪基铁电薄膜作为栅绝缘层、氧化锌薄膜作为半导体有源层，结合透明电极材料，采用成本低廉、操作简单的溶胶-凝胶法制备出具有高的迁移率、可见光区透明、均匀性较好、功耗较低的柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管。
(四)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
(1)以透明云母片为衬底，制备出的薄膜柔性可弯曲，以保证薄膜在弯曲的情况下不会开裂，使得制备得到的铁电薄膜及晶体管在弯曲的情况下仍保持优良的铁电性能；
(2)以氧化铪基铁电薄膜作为栅绝缘层、氧化锌薄膜作为半导体有源层，结合透明电极材料，能够显著降低晶体管尺寸，克服现有技术中铁电薄膜晶体管密度存储低、微型化困难的缺点；
(3)本发明采用成本低廉、操作简单的溶胶-凝胶法制备出具有高的迁移率、可见光区透明、均匀性较好、功耗较低的柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管，克服现有技术中制备工艺复杂、成本过高、不适合工业化生产等缺点。
附图说明
图1是本发明柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管弯曲状态下的一种剖面结构示意图；
图2a是本发明柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管柔性衬底剖面结构示意图；
图2b是本发明柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管柔性衬底和底栅电极的相对位置的剖面结构示意图；
图2c是本发明柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管柔性衬底、底栅电极和铁电薄膜层相对位置的剖面结构示意图；
图2d是本发明柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管柔性衬底、底栅电极、铁电薄膜层和氧化物半导体有源层相对位置的剖面结构示意图；
图2e是本发明柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管柔性衬底、底栅电极、铁电薄膜层、氧化物半导体有源层和源电极及漏电极的相对位置的剖面结构示意图；
图3a是本发明柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管的制备方法中制备掺杂Zr元素的HfO2前驱体溶液的流程图；
图3b是本发明柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管的制备方法中制备掺杂Y元素的HfO2前驱体溶液的流程图；
图3c是本发明柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管的制备方法中制备ZnO半导体薄膜的前驱体溶液的流程图；
图4是本发明柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管测试剖面示意图。
附图标记：
1：柔性衬底；2：底栅电极；3：铁电薄膜层；4：半导体有源层；5：源电极；6：漏电极。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。除非在下文中特别指出，器件中的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成。
在本申请中，术语“半导体结构”指在制造半导体器件的各个步骤中形成的整个半导体结构的统称，包括半导体衬底和在半导体衬底上已经形成的所有层或区域。
薄膜和层状结构工艺的进步对于集成电路和光电子器件的发展是至关重要的。铁电薄膜是指具有铁电性、且厚度在数十纳米至数微米间的薄膜。到目前为止人们已经能够采用多种方法制备性能优良的铁电薄膜，这些方法按机理不同可分为物理方法和化学方法，物理方法包括溅射、脉冲激光沉积(PLD)和分子束外延等方法；化学方法包括：化学气相沉积金属有机物化学气相沉积和溶胶凝胶等方法。但是目前最为广泛使用的铁电薄膜制备方法主要有以下四种：溶胶凝胶法、溅射镀膜法、化学气相沉积法、脉冲激光沉积法。
其中溶胶凝胶法的基本原理是将薄膜各组元的醇盐溶于某种溶剂中反应产生复醇盐，然后加入催化剂和水使其水解并以此转变为溶胶和凝胶，再通过立胶旋涂经干燥、烧结制成所需薄膜。
前驱体(溶液)是用来合成、制备其他物质的经过特殊处理的配合料，前驱体不一定是初始原料，而可能是某些中间产物，例如：我们要获得Fe2O3，首先将FeCl3溶液和NaOH溶液混合反应生成Fe(OH)3，然后将Fe(OH)3煅烧得到Fe2O3，这里我们习惯称Fe2O3的前驱体为Fe(OH)3，而不是FeCl3溶液和NaOH溶液。再如，溶胶凝胶法将反应物溶解在水中，经一系列步骤先形成溶胶，通过蒸发等手段将溶胶转化成具有一定结构凝胶。这里的溶胶即为目标产物的前驱体。
图1是本发明柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管弯曲状态下的一种剖面结构示意图，图2a-图2e是本发明柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管各个层的相对位置结构示意图，结合图1和图2a-图2c,一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管，包括由底层到顶层依次设置的衬底、底栅电极2、铁电薄膜层、有源层和均设置于顶层的源电极和漏电极，所述衬底为柔性衬底1，所述铁电薄膜层3为掺杂元素的氧化铪HfO2薄膜，所述有源层为氧化物半导体有源层4，所述源电极5和漏电极6设置在有源层上方的两端(漏电极设置在有源层上且与源电极分离)。
实施例1
一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括：
S1.制备柔性衬底：选择光滑无裂纹的透明云母片，把云母片贴在操作台上，用尖头镊子逐层撕起，直到云母片的厚度30μm，即得到所需的柔性衬底；
S2.制备底栅电极：利用脉冲激光沉积法，在S1所得的衬底上沉积透明的ITO材料，得到底栅电极；所述底栅电极厚度为80nm；
S3.制备掺杂Zr元素的HfO2铁电薄膜层：S31.制备0.1mol/L掺Zr的HfO2前驱体溶液20mL，首先按照Hf0.5Zr0.5O2薄膜中的正负离子化学摩尔比计算出所需前驱体的质量，其中，Hf、Zr物质的量之比为0.5:0.5。将0.57493g乙酰丙酮铪溶入适量乙酰丙酮中，随后加入少量乙酸促进溶解，所加乙酰丙酮和乙酸的比例为5:1，搅拌至完全溶解，即得A溶液；将0.42932g硝酸锆溶入适量乙二醇甲醚中，在60℃水浴加热搅拌直至完全溶解，随后放入干燥箱中，于120℃干燥脱去硝酸锆中的自由水，即获得B溶液；将A、B两种溶液混合，并加入乙二醇甲醚定容，磁力搅拌直至得到透明稳定的溶液，静置24h后得到淡黄色的前驱体溶液；
S32.a.用胶盖住S2所得的底栅一侧，对部分底栅电极进行遮挡；b.采用旋涂法在上述遮挡后的底栅电极上旋涂S31所得的前驱体溶液，旋涂转速为：低速旋涂10s，转速为500rpm；再高速旋涂30s，转速为4000rpm，得到均匀的湿膜；c.将制得的均匀湿膜在180℃下干燥100s，然后在300℃下热解200s；d.重复b、c过程4次，随后在450℃下退火120s，即得；其中，所述铁电薄膜厚度为20nm；
S4.制备半导体有源层:
S41.配制前驱体溶液：制备0.1mol/L氧化锌薄膜的前驱体溶液20mL，计算出所需前驱体的质量，将0.43902g二水合乙酸锌在室温下溶解在乙二醇甲醚中，在磁力搅拌器上搅拌至溶液澄清后加入与二水合乙酸锌等摩尔量的单乙醇胺做稳定剂，随后在70℃水浴加热下搅拌直至形成透明稳定的溶液，静置24小时；
S42.形成半导体有源层：a.采用旋涂法在S3所得的铁电薄膜层上旋涂氧化锌薄膜的前驱体溶液，旋涂转速为：低速旋涂12s，转速为500rpm，再高速旋涂30s，转速为3000rpm，得到均匀的湿膜；b.将制得的均匀湿膜在150℃下干燥150s；c.重复a、b过程4次，随后在500℃下退火200s，即得；所述氧化锌半导体有源层薄膜厚度为20nm；
S5.制备源电极和漏电极：利用脉冲激光沉积法，在S4所得的半导体有源层上沉积ITO材料，形成源电极和漏电极，沉积厚度为80nm；即得所述柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管
S6.退火：将S5步骤获得的晶体管拿到快速退火炉退火，在快速退火炉内快速升高温度到500℃，保温120s，然后降低温度到室温后取出，从而改善上述晶体管中的界面接触。
实施例2
一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括：
S1.制备柔性衬底：选择光滑无裂纹的透明云母片，把云母片贴在操作台上，用尖头镊子逐层撕起，直到云母片的厚度30μm，即得到所需的柔性衬底；
S2.制备底栅电极：利用脉冲激光沉积法，在S1所得的衬底上沉积透明的AZO材料，得到底栅电极；所述底栅电极厚度为80nm；
S3.制备掺杂Y元素的HfO2铁电薄膜层：S31.配置0.1mol/L掺Y的HfO2前驱体溶液20mL，首先按照Hf0.948Y0.052O2薄膜中的正负离子化学摩尔比计算出所需前驱体的质量，其中，Hf、Y物质的量之比为0.948:0.052。将1.09007g乙酰丙酮铪和0.04017g乙酰丙酮钇溶入丙酸中，随后加入少量丙酸酐促进溶解，所加丙酸和丙酸酐的比例为5:1，放入130℃干燥箱溶解，然后加入丙酸定容，直至得到透明稳定的溶液，静置一周；
S32.铁电薄膜层的制备：a.用胶盖住S2所得的底栅一侧，对部分底栅电极进行遮挡；b.采用旋涂法在上述遮挡后的底栅电极上旋涂S31所得的前驱体溶液，旋涂转速为：低速旋涂10s，转速为500rpm；再高速旋涂30s，转速为4000rpm，得到均匀的湿膜；c.将制得的均匀湿膜在180℃下干燥100s，然后在300℃下热解200s；d.重复b、c过程4次，随后在450℃下退火120s，即得；其中，所述铁电薄膜厚度为20nm；
S4.制备半导体有源层:
S41.配制前驱体溶液：制备0.1mol/L氧化锌薄膜的前驱体溶液20mL，计算出所需前驱体的质量，将0.43902g二水合乙酸锌在室温下溶解在乙二醇甲醚中，在磁力搅拌器上搅拌至溶液澄清后加入与二水合乙酸锌等摩尔量的单乙醇胺做稳定剂，随后在70℃水浴加热下搅拌直至形成透明稳定的溶液，静置24小时；
S42.形成半导体有源层：a.采用旋涂法在S3所得的铁电薄膜层上旋涂氧化锌薄膜的前驱体溶液，旋涂转速为：低速旋涂12s，转速为500rpm，再高速旋涂30s，转速为3000rpm，得到均匀的湿膜；b.将制得的均匀湿膜在150℃下干燥150s；c.重复a、b过程4次，随后在500℃下退火240s，即得；所述氧化锌半导体有源层薄膜厚度为20nm；
S5.制备源电极和漏电极：利用脉冲激光沉积法，在S4所得的半导体有源层上沉积AZO材料，形成源电极和漏电极，沉积厚度为80nm，即得所述柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管；
S6.退火：将S5步骤获得的晶体管拿到快速退火炉退火，在快速退火炉内快速升高温度到500℃，保温100s，然后降低温度到室温后取出，改善晶体管中的界面接触。
实施例3
S1.制备柔性衬底：选择光滑无裂纹的透明云母片，把云母片贴在操作台上，用尖头镊子逐层撕起，直到云母片的厚度40μm，即得到所需的柔性衬底；
S2.制备底栅电极：利用脉冲激光沉积法，在S1所得的衬底上沉积透明的ITO材料，得到底栅电极；所述底栅电极厚度为60nm；
S3.制备掺杂Zr元素的HfO2铁电薄膜层：
S31.制备0.1mol/L掺Zr的HfO2前驱体溶液20mL，首先按照Hf0.5Zr0.5O2薄膜中的正负离子化学摩尔比计算出所需前驱体的质量，其中，Hf、Zr物质的量之比为0.5:0.5。将0.57493g乙酰丙酮铪溶入乙酰丙酮中，随后加入少量乙酸促进溶解，所加乙酰丙酮和乙酸的比例为5:1，搅拌至完全溶解，即得A溶液；将0.42932g硝酸锆溶入乙二醇甲醚中，在60℃水浴加热搅拌直至完全溶解，随后放入干燥箱中，于120℃干燥脱去硝酸锆中的自由水，即获得B溶液；将A、B两种溶液混合，并加入乙二醇甲醚定容，磁力搅拌直至得到透明稳定的溶液，静置24h后得到淡黄色的前驱体溶液；
S32.铁电薄膜层的制备：a.用胶盖住S2所得的底栅一侧，对部分底栅电极进行遮挡；b.采用旋涂法在上述遮挡后的底栅电极上旋涂S31所得的前驱体溶液，旋涂转速为：低速旋涂10s，转速为400rpm；再高速旋涂20s，转速为3000rpm，得到均匀的湿膜；c.将制得的均匀湿膜在160℃下干燥80s，然后在250℃下热解250s；d.重复b、c过程4次，随后在600℃下退火150s，即得；其中，所述铁电薄膜厚度为28nm；
S4.制备半导体有源层:
S41.配制前驱体溶液：制备0.1mol/L氧化锌薄膜的前驱体溶液20mL，计算出所需前驱体的质量，将0.43902g二水合乙酸锌在室温下溶解在乙二醇甲醚中，在磁力搅拌器上搅拌至溶液澄清后加入与二水合乙酸锌等摩尔量的单做稳定剂，随后在70℃水浴加热下搅拌直至形成透明稳定的溶液，静置24小时；
S42.形成半导体有源层：a.采用旋涂法在S3所得的铁电薄膜层上旋涂氧化锌薄膜的前驱体溶液，旋涂转速为：低速旋涂12s，转速为600rpm，再高速旋涂40s，转速为5000rpm，时间为，得到均匀的湿膜；b.将制得的均匀湿膜在200℃下干燥200s；c.重复a、b过程5次，随后在600℃下退火150s，即得；所述氧化锌半导体有源层薄膜厚度为15nm；
S5.制备源电极和漏电极：利用脉冲激光沉积法，在S4所得的半导体有源层上沉积ITO材料，形成源电极和漏电极，沉积厚度为50nm，即得柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管；
S6.退火：将S5步骤获得的晶体管拿到快速退火炉退火，在快速退火炉内快速升高温度到550℃，保温150s，然后降低温度到室温后取出，改善晶体管中的界面接触。
实施例4
一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括：
S1.制备柔性衬底：选择光滑无裂纹的透明云母片，把云母片贴在操作台上，用尖头镊子逐层撕起，直到云母片的厚度40μm，即得到所需的柔性衬底；
S2.制备底栅电极：利用脉冲激光沉积法，在S1所得的衬底上沉积透明的ITO材料，得到底栅电极；所述底栅电极厚度为90nm；
S3.制备掺杂Zr元素的HfO2铁电薄膜层：
S31.制备掺杂Y元素的HfO2铁电薄膜层：S31.配置0.1mol/L掺Y的HfO2前驱体溶液20mL，先按照Hf0.948Y0.052O2薄膜中的正负离子化学摩尔比计算出所需前驱体的质量，其中，Hf、Y物质的量之比为0.948:0.052。将1.09007g乙酰丙酮铪和0.04017g乙酰丙酮钇溶入丙酸中，随后加入少量丙酸酐促进溶解，所加丙酸和丙酸酐的比例为5:1，放入130℃干燥箱溶解，然后加入丙酸定容，直至得到透明稳定的溶液，静置一周；
S32.铁电薄膜的制备：a.用胶盖住S2所得的底栅一侧，对部分底栅电极进行遮挡；b.采用旋涂法在上述遮挡后的底栅电极上旋涂S31所得的前驱体溶液，旋涂转速为：低速旋涂10s，转速为600rpm；再高速旋涂40s，转速为5000rpm，得到均匀的湿膜；c.将制得的均匀湿膜在200℃下干燥100s，然后在300℃下热解200s；d.重复b、c过程4次，随后在500℃下退火100s，即得；其中，所述铁电薄膜厚度为18nm；
S4.制备半导体有源层:
S41.配制前驱体溶液：制备0.1mol/L氧化锌薄膜的前驱体溶液20mL，计算出所需前驱体的质量，将0.43902g二水合乙酸锌在室温下溶解在乙二醇甲醚中，在磁力搅拌器上搅拌至溶液澄清后加入与二水合乙酸锌等摩尔量的单乙醇胺做稳定剂，随后在70℃水浴加热下搅拌直至形成透明稳定的溶液，静置24小时；
S42.形成半导体有源层：a.采用旋涂法在S3所得的铁电薄膜层上旋涂氧化锌薄膜的前驱体溶液，旋涂转速为：低速旋涂12s，转速为600rpm，再高速旋涂40s，转速为5000rpm，得到均匀的湿膜；b.将制得的均匀湿膜在180℃下干燥180s；c.重复a、b过程4次，随后在450℃下退火240s，即得；所述氧化锌半导体有源层薄膜厚度为15nm；
S5.制备源电极和漏电极：利用脉冲激光沉积法，在S4所得的半导体有源层上沉积ITO材料，形成源电极和漏电极，沉积厚度为80nm；即得所述柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管；
S6.退火：将S5步骤获得的晶体管拿到快速退火炉退火，在快速退火炉内快速升高温度到500℃，保温60s，然后降低温度到室温后取出，从而改善晶体管中的界面接触。
本发明旨在保护一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管及其制备方法，柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管包括由底层到顶层依次设置的衬底、底栅电极、铁电薄膜层、有源层和均设置于顶层的源电极和漏电极，所述衬底为柔性衬底，所述铁电薄膜层为掺杂元素的氧化铪HfO2薄膜，所述有源层为氧化物半导体有源层，所述源电极和漏电极设置在有源层上方的两端。柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管的制备方法，分别制备铁电薄膜层前驱体溶液和氧化物半导体有源层的前驱体溶液，所述铁电薄膜层为掺杂元素的氧化铪HfO2薄膜；制备柔性衬底，制备底栅电极；制备铁电薄膜层；制备氧化物半导体有源层；制备源电极和漏电极；然后退火。发明以云母片为衬底、氧化铪基铁电薄膜作为栅绝缘层、氧化锌薄膜作为半导体有源层，结合透明电极材料，采用成本低廉、操作简单的溶胶-凝胶法制备出具有高的迁移率、可见光区透明、均匀性较好、功耗较低的柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
在以上的描述中，对于各层的构图等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过现有技术中的各种手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。
以上参照本发明的实施例对本发明予以了说明。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替换和修改，这些替换和修改都应落在本发明的范围之内。
尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管，其特征在于，包括：柔性衬底；在所述柔性衬底上形成的底栅电极；在所述底栅电极上形成氧化铪基铁电薄膜层；在所述氧化铪基铁电薄膜层上形成的半导体有源层；在所述半导体有源层上形成的源电极和漏电极，所述源电极和所述漏电极位于有源层上方的两端。
2.根据权利要求1所述的柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管，其特征在于，所述柔性衬底为透明云母片；优选的，所述云母片的厚度＜50μm；曲率半径≤2.5mm。
3.根据权利要求1所述的柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管，其特征在于，所述底栅电极为透明的AZO薄膜或ITO薄膜；优选的，所述底栅电极的厚度为60nm～90nm。
4.根据权利要求1所述的柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管，其特征在于，所述氧化铪基铁电薄膜层为掺杂Zr元素的HfO2薄膜层或掺杂Y元素的HfO2薄膜层；优选的，所述氧化铪基铁电薄膜层的厚度为5nm～30nm。
5.根据权利要求1所述的柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管，其特征在于，所述半导体有源层由ZnO材料制成；优选的，所述半导体有源层的厚度为10～25nm。
6.根据权利要求1所述的柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管，其特征在于，所述源电极和所述漏电极均为透明的AZO薄膜或ITO薄膜；优选的，所述漏电极和源电极的厚度均为50～80nm。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备柔性衬底：选择光滑无裂纹的透明云母片，将其贴在操作台上，用尖头镊子逐层撕起，直到云母片的厚度＜50μm，即可作为柔性衬底；
S2.制备底栅电极：利用脉冲激光沉积法在柔性衬底上沉积AZO或ITO材料，得到底栅电极；
S3.制备氧化铪基铁电薄膜层：
S31.制备氧化铪基铁电薄膜的前驱体溶液，所述前驱体溶液的浓度为0.05-0.2mol/L；
S32.形成氧化铪基铁电薄膜层：遮挡住S2所得的底栅电极一侧，在上述遮挡后的底栅电极上旋涂S31所得的前驱体溶液，得到均匀的湿膜，然后将所述湿膜依次进行干燥和热解处理，重复上述旋涂、干燥和热解过程3～5次后进行退火处理，得到氧化铪基铁电薄膜层；
S4.制备半导体有源层：
S41.配制半导体有源层前驱体溶液，所述半导体有源层的前驱体溶液浓度为0.05-0.2mol/L；
S42.形成半导体有源层，包括以下步骤：在S3所得氧化铪基铁电薄膜层上旋涂S41所得的前驱体溶液，得到均匀的湿膜，然后将其干燥，重复旋涂和干燥过程3～5次后进行退火，即得半导体有源层；
S5.制备源电极和漏电极，包括以下步骤：利用脉冲激光沉积法，在上述半导体有源层上沉积ITO或AZO材料，形成源电极和漏电极，进而获得柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管；
S6.退火，包括以下步骤：将S5所得晶体管退火，然后降低温度到室温后取出，即得；优选的，所述退火温度为400～600℃，退火时间为60～150s。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述氧化铪基铁电薄膜的材料为Zr掺杂的HfO2铁电薄膜，其中，所述的S31步骤包括：所述前驱体溶液中Hf、Zr物质的量之比为0.5:0.5，计算出乙酰丙酮铪和硝酸锆的质量；然后将乙酰丙酮铪溶于适量乙酰丙酮中，随后加入少量乙酸，搅拌至乙酰丙酮铪完全溶解，即得A溶液，其中，所述乙酰丙酮和乙酸的体积之比为5:1；另外，将硝酸锆溶于适量乙二醇甲醚中，在50～70℃水浴加热搅拌直至完全溶解，随后于100～140℃干燥脱去硝酸锆中的自由水，即得B溶液；将上述A、B两种溶液混合，并加入乙二醇甲醚定容，搅拌直至得到透明稳定的溶液，静置12～36h后，即得淡黄色的前驱体溶液。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述氧化铪基铁电薄膜的材料为Y掺杂的HfO2铁电薄膜，其中，所述的S31步骤包括：所述前驱体溶液中Hf、Y物质的量之比为0.948:0.052，计算出乙酰丙酮铪和乙酰丙酮钇的质量；然后将乙酰丙酮铪和乙酰丙酮钇溶入丙酸中，随后加入少量丙酸酐促进溶解，所述丙酸和丙酸酐的体积之比为5:1，在100～150℃下搅拌至完全溶解，静置一周后，即得透明稳定的前驱体溶液。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的半导体有源层为ZnO薄膜，所述S41步骤包括：计算出所需二水合乙酸锌的质量；室温下，将称取的二水合乙酸锌溶解在适量乙二醇甲醚中，搅拌至溶液澄清后加入与二水合乙酸锌等摩尔量的单乙醇胺做稳定剂，随后在60～80℃水浴加热下搅拌直至形成透明稳定的溶液，静置24小时，即得ZnO薄膜前驱体溶液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811131091.7A CN109256420B (zh) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | 一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811131091.7A CN109256420B (zh) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | 一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109256420A true CN109256420A (zh) | 2019-01-22 |
| CN109256420B CN109256420B (zh) | 2020-01-03 |
Family
ID=65047716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811131091.7A Active CN109256420B (zh) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | 一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109256420B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112725741A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-30 | 湘潭大学 | 一种原位应力加载的柔性铁电薄膜的制备方法 |
| CN113539812A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-10-22 | 湘潭大学 | 一种同质种子层调控氧化铪基铁电薄膜电学性能的方法 |
| RU2772926C1 (ru) * | 2021-05-27 | 2022-05-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Способ изготовления элемента на основе сегнетоэлектрического оксида гафния для переключаемых устройств опто- и микроэлектроники |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110316059A1 (en) * | 2010-06-29 | 2011-12-29 | Sungkyunkwan University Foundation For Corporate Collaboration | Flexible ferroelectric memory device and manufacturing method for the same |
| CN108039408A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-05-15 | 湘潭大学 | 一种柔性氧化铪基铁电薄膜的制备方法 |
| CN108538920A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-09-14 | 湘潭大学 | 一种柔性铁电薄膜晶体管及其制备方法 |
-
2018
- 2018-09-27 CN CN201811131091.7A patent/CN109256420B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110316059A1 (en) * | 2010-06-29 | 2011-12-29 | Sungkyunkwan University Foundation For Corporate Collaboration | Flexible ferroelectric memory device and manufacturing method for the same |
| CN108039408A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-05-15 | 湘潭大学 | 一种柔性氧化铪基铁电薄膜的制备方法 |
| CN108538920A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-09-14 | 湘潭大学 | 一种柔性铁电薄膜晶体管及其制备方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112725741A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-30 | 湘潭大学 | 一种原位应力加载的柔性铁电薄膜的制备方法 |
| CN112725741B (zh) * | 2020-12-09 | 2024-03-08 | 湘潭大学 | 一种原位应力加载的柔性铁电薄膜的制备方法 |
| RU2772926C1 (ru) * | 2021-05-27 | 2022-05-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" | Способ изготовления элемента на основе сегнетоэлектрического оксида гафния для переключаемых устройств опто- и микроэлектроники |
| CN113539812A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-10-22 | 湘潭大学 | 一种同质种子层调控氧化铪基铁电薄膜电学性能的方法 |
| CN113539812B (zh) * | 2021-07-14 | 2024-04-26 | 湘潭大学 | 一种同质种子层调控氧化铪基铁电薄膜电学性能的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109256420B (zh) | 2020-01-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107256866B (zh) | 一种柔性外延铁电薄膜的制备方法 | |
| Liu et al. | Sol− gel synthesis of free-standing ferroelectric lead zirconate titanate nanoparticles | |
| CN108039408A (zh) | 一种柔性氧化铪基铁电薄膜的制备方法 | |
| CN103951410B (zh) | 一种BiFeO3薄膜的制备方法 | |
| CN101388395A (zh) | 用于铁电存储器的BiFeO3-基三明治结构薄膜及其制备方法 | |
| CN105489486A (zh) | 一种基于超薄氧化镁高k介电层薄膜晶体管的制备方法 | |
| CN109256420A (zh) | 一种柔性透明氧化铪基铁电薄膜晶体管及其制备方法 | |
| CN104072129A (zh) | 一种b位等价锆离子掺杂的钛酸铋钠薄膜 | |
| Kim et al. | Microstructure and electrical properties of Ln2Ti2O7 (Ln= La, Nd) | |
| CN108493102A (zh) | 采用全无机前驱体溶液制备二氧化铪基铁电薄膜的方法及应用 | |
| CN107910030B (zh) | 一种柔性bnt铁电薄膜的制备方法 | |
| Yang et al. | Low-voltage-operating transistors and logic circuits based on a water-driven ZrGdO x dielectric with low-cost ZnSnO | |
| CN108588693A (zh) | 采用全无机前驱体溶液制备钇掺杂二氧化铪铁电薄膜的方法及应用 | |
| Yi et al. | Outstanding Ferroelectricity in Sol–Gel-Derived Polycrystalline BiFeO3 Films within a Wide Thickness Range | |
| González et al. | Influence of Solvents on the Microstructure and dielectric properties of Ba0. 5Sr0. 5TiO3 thin films prepared by a diol-based sol− gel process | |
| Queraltó et al. | Ultrafast crystallization of Ce0. 9Zr0. 1O2–y epitaxial films on flexible technical substrates by pulsed laser irradiation of chemical solution derived precursor layers | |
| Lieberman et al. | Mixed-ligand approach to design of heterometallic single-source precursors with discrete molecular structure | |
| CN105568265B (zh) | 高掺杂BaTiO3:Fe多铁薄膜材料及其制备方法 | |
| CN103708739A (zh) | 一种锌掺杂的钛酸铋钠薄膜及其低温制备方法 | |
| CN103922798A (zh) | 一种Cu掺杂氧化锆电阻存储器薄膜的制备方法 | |
| Liu et al. | Structure and electrical properties of Mn doped Bi (Mg1/2Ti1/2) O3-PbTiO3 ferroelectric thin films | |
| CN104671671B (zh) | 一种纳米银/铁酸铋复合薄膜及其制备方法 | |
| Lei et al. | The tunable dielectric properties of sputtered yttrium oxide films | |
| Calzada et al. | Air-stable solutions for the low-temperature crystallization of strontium bismuth tantalate ferroelectric films | |
| Guo et al. | Dielectric and ferroelectric properties of BaTi2O5 thin films prepared by sol–gel method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |