CN110911565B - 一种基于N型SiC的新型晶体管器件及其制备方法 - Google Patents

一种基于N型SiC的新型晶体管器件及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110911565B
CN110911565B CN201911228621.4A CN201911228621A CN110911565B CN 110911565 B CN110911565 B CN 110911565B CN 201911228621 A CN201911228621 A CN 201911228621A CN 110911565 B CN110911565 B CN 110911565B
Authority
CN
China
Prior art keywords
perovskite
silicon carbide
layer
growing
substrate
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.)
Active
Application number
CN201911228621.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110911565A (zh
Inventor
关赫
汪钰成
白晓晨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN201911228621.4A priority Critical patent/CN110911565B/zh
Publication of CN110911565A publication Critical patent/CN110911565A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110911565B publication Critical patent/CN110911565B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/10—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising heterojunctions between organic semiconductors and inorganic semiconductors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/354—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising a metal-insulator-semiconductor [m-i-s] structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/60—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation in which radiation controls flow of current through the devices, e.g. photoresistors
    • H10K30/65—Light-sensitive field-effect devices, e.g. phototransistors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于N型SiC的新型晶体管器件及其制备方法，包括：选取碳化硅衬底；在所述碳化硅衬底表面使用第一掩模版生长电子传输层；在所述电子传输层表面生长钙钛矿光吸收层；在所述钙钛矿光吸收层表面生长绝缘层；在所述绝缘层表面生长栅电极；在所述碳化硅衬底表面使用第二掩模版生长源漏电极，最终形成所述基于N型碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件。由于本发明的晶体管采用钙钛矿光吸收层/电子传输层来为沟道提供相同极性光生载流子，提高了现有技术中的碳化硅晶体管器件的迁移率、开关速度等其他重要参数。

Description

一种基于N型SiC的新型晶体管器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种基于N型SiC的新型晶体管器件及其制备方法。
背景技术
碳化硅是一种发展迅速的第三代半导体材料，具有比硅和砷化镓更大的迁移率、更高的热导率、更高的临界击穿电场等优异特性，在半导体器件制备方面具有广阔的前景。碳化硅可以用来制备晶体管器件，其原理为通过调控栅压来开启或关断沟道，从而使器件可以在不同的状态下工作。为使碳化硅晶体管器件能正常工作，其栅极必须能够有效的开启或关断沟道，因此在碳化硅晶体管的制作中，栅极的制作影响整个器件的最终性能。
钙钛矿材料作为太阳能电池的光吸收材料已经表现出了卓越的光电转换效率，钙钛矿材料拥有高效的光吸收效率、双极性特性以及带隙可调等优点。在太阳能电池的研究中，钙钛矿材料常常堆叠电子传输层来使其产生的电子空穴对得到分离。电子传输层可以有效地提取钙钛矿产生的光生电子而阻挡光生空穴。因此，将钙钛矿/电子传输层结构加入到碳化硅晶体管的栅极和沟道之间，可以实现如下功能：在施加某一方向栅压的情况下，开启沟道同时由钙钛矿层向沟道注入大量的N型载流子，从而提高碳化硅晶体管的迁移率等重要参数；在施加反方向栅压的情况下，钙钛矿不再向沟道注入载流子，直至沟道被夹断。
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出一种基于碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件及其制备方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于N型SiC的新型晶体管器件的制备方法。
本发明提供一种基于N型SiC的新型晶体管器件的制备方法，与相关技术相比，本发明的技术方案如下：
一种基于N型SiC的新型晶体管器件的制备方法，其特征在于，所述器件包括碳化硅衬底、钙钛矿传输层、钙钛矿光吸收层、绝缘层、栅电极和源漏电极，所述方法包括以下步骤：
(a)选取N型碳化硅衬底；
(b)在所述碳化硅衬底表面使用第一掩模版生长电子传输层；
(c)在所述传输层表面生长钙钛矿光吸收层；
(d)在所述钙钛矿光吸收层表面生长绝缘层；
(e)在所述绝缘层表面生长栅电极；
(f)在所述碳化硅衬底两侧表面分别使用第二掩模版生长源漏电极，最终形成所述基于N型碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件。
进一步的方案为，所述衬底碳化硅包括3C-碳化硅、4H-碳化硅以及6H-碳化硅，所述步骤(a)包括：
(a1)选取碳化硅衬底；
(a2)依次用微米级半导体专用洗涤剂、去离子水、丙酮、和异丙酮超声清洗所述衬底并烘干；
所述电子传输层和所述碳化硅衬底在外加栅压下能够形成二维电子气，所述电子传输层包括TiO2、ZnO、富勒烯衍生物PCBM；以TiO2为例，所述步骤(b)包括：
(b1)在所述衬底上表面旋涂浓度为0.24mol/L的钛酸异丙酯乙醇溶液，在450～500℃下空气中烧结30～60min；
(b2)浸泡于40mM的TiCl4水溶液中，70℃处理30min；
(b3)最后再在450～500℃温度下烧结30～60min，即得电子传输层；
所述钙钛矿吸收层分为无机钙钛矿和有机-无机杂化钙钛矿，所述无机钙钛矿包括CrPbBr3、CrPbCl3、CrPbI3、CsSnBr3，所述有机-无机杂化钙钛矿包括CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3，步骤(c)包括：
(c1)在无水无氧并且充满高纯氮气的环境下在所述传输层上旋涂形成钙钛矿前驱体溶液；
(c2)加热台上烘烤5-15分钟，加热温度为100-130℃；
(c3)其中旋涂时间为40-60s，旋涂转速为2000r/min-4000r/min，所述钙钛矿光活性层的厚度为550-600纳米；
所述绝缘层包括常用的SiO2，以及高K材料，包括HfO2，Y2O3，La2O3，以SiO2为例，步骤(d)包括：
(d1)利用磁控溅射工艺在所述钙钛矿光吸收层上表面或所述衬底下表面生长SiO2材料作为绝缘层。生长所述钙钛矿光吸收层上表面绝缘层时需要采用第一掩模版；
(d2)将SiO2靶材放置在射频磁控溅射系统的靶位置；
(d3)将腔体抽至真空状态(5*10-6Pa)，加热所述钙钛矿吸收层或所述衬底，通入气体Ar，调整真空腔内压强；
(d4)其中，SiO2靶材与所述钙钛矿吸收层或所述衬底下表面的距离为10cm，溅射功率为50W-70W，沉积时间为1-1.5h；
所述栅电极包括Au、ITO、FTO，步骤(e)包括：
(e1)磁控溅射，包括：
(e1.1)采用第一掩模版，利用磁控溅射工艺在所述绝缘层上生长栅电极金属材料，包括：
(e1.1.1)以金属材料作为靶材，以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；
(e1.1.2)在工作功率60-80W，真空度5*10-4-6*10-3Pa的条件下，在所述绝缘层表面溅射形成金属栅电极金属材料；
(e1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述绝缘层上表面与栅电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成金属栅的制备。
或(e2)热蒸镀法。
所述源漏电极包括Ni、Ag、Au、Al，步骤(f)包括：
(f1)磁控溅射，包括：
(f1.1)采用第二掩模版，利用磁控溅射工艺在所述衬底上生长栅电极金属材料，包括：
(f1.1.1)以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；
(f1.1.2)在工作功率60-80W，真空度5*10-4-6*10-3Pa的条件下，在所述衬底表面溅射形成源漏电极金属材料；
(f1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述衬底上表面与源漏电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成源漏电极的制备。
或(f2)热蒸镀法。
本发明的有益效果如下：
本发明将钙钛矿/电子传输层结构加入到N型SiC晶体管的栅极和沟道之间，可以实现如下功能：在施加某一方向栅压的情况下，开启沟道同时由钙钛矿层向沟道注入大量的N型载流子，从而提高N型SiC晶体管的电子迁移率、开关速度等重要参数；在施加反方向栅压的情况下，钙钛矿不再向沟道注入N型载流子，直至沟道被夹断。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于N型碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件的制备方法的示意图；
图2为本发明实施例提供的第一掩模版的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的第二掩模版的结构示意图；
图4a-4b为本发明实施例提供的一种基于N型碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件的制备方法的截面示意图；
图5a-5f为本发明实施例提供的一种基于N型碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件的制备方法的工艺示意图；
图6a-6b为本发明实施例提供的另一种基于N型碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件的制备方法的截面示意图；
图7a-7f为本发明实施例提供的另一种基于N型碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件的制备方法的工艺示意图；
图中：1金属栅、2绝缘层、3钙钛矿层、4电子传输层、5漏、6源、7N型碳化硅衬底。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例一
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种基于N型碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件的制备方法的示意图。该方法包括如下步骤：
(a)选取碳化硅衬底。
(b)在所述的碳化硅衬底表面使用第一掩模版生长电子传输层。
(c)在所述电子传输层表面生长钙钛矿光吸收层。
(d)在所述钙钛矿光吸收层上表面或所述衬底下表面生长绝缘层。
(e)在所述绝缘层表面生长栅电极。
(f)在所述碳化硅衬底表面使用第二掩模版生长源漏电极，最终形成所述基于N型碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件。
在本发明的一个实施例中，步骤(a)其特征在于，所述衬底碳化硅包括3C-碳化硅、4H-碳化硅以及6H-碳化硅，包括：
(a1)选取碳化硅衬底；
(a2)依次用微米级半导体专用洗涤剂、去离子水、丙酮、和异
在本发明的一个实施例中，步骤(b)其特征在于，所述电子传输层和所述碳化硅衬底在外加栅压下能够形成二维电子气，所述电子传输层包括TiO2、ZnO、富勒烯衍生物PCBM等；包括：
(b1)在所述衬底上表面旋涂浓度为0.24mol/L的钛酸异丙酯乙醇溶液，在450℃下空气中烧结30min；
(b2)浸泡于40mM的TiCl4水溶液中，70℃处理30min；
(b3)最后再在450℃温度下烧结30min，即得电子传输层；
在本发明的一个实施例中，步骤(c)其特征在于，所述钙钛矿吸收层分为无机钙钛矿和有机-无机杂化钙钛矿，所述无机钙钛矿包括CrPbBr3、CrPbCl3、CrPbI3、CsSnBr3等。所述有机-无机杂化钙钛矿包括CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3等，包括：
(c1)在无水无氧并且充满高纯氮气的环境下在所述传输层上旋涂形成钙钛矿前驱体溶液；
(c2)加热台上烘烤5分钟，加热温度为100℃；
(c3)其中旋涂时间为40s，旋涂转速为2000r/min，所述钙钛矿光活性层的厚度为550纳米；
在本发明的一个实施例中，步骤(d)其特征在于，若所述绝缘层生长于钙钛矿光吸收层上表面，则所述绝缘层能够透过可见光源；若所述绝缘层生长于所述衬底下表面，则无需透过可见光源。所述绝缘层包括常用的SiO2，以及高K材料，包括HfO2，Y2O3，La2O3等，包括：(d1)利用磁控溅射工艺在所述钙钛矿光吸收层上表面或所述衬底下表面生长SiO2材料作为绝缘层。生长所述钙钛矿光吸收层上表面绝缘层时需要采用第一掩模版
(d2)将SiO2靶材放置在射频磁控溅射系统的靶位置；
(d3)将腔体抽至真空状态(5*10-6Pa)，加热所述钙钛矿吸收层或所述衬底，通入气体Ar，调整真空腔内压强；
(d4)其中，SiO2靶材与所述钙钛矿吸收层或所述衬底下表面的距离为10cm，溅射功率为50W-70W，沉积时间为1-1.5h。
在本发明的一个实施例中，步骤(e)其特征在于，若所述栅电极生长于钙钛矿光吸收层上表面，则所述栅电极能够透过可见光源；若所述栅电极生长于所述衬底下表面，则无需透过可见光源。所述栅电极包括Au、ITO、FTO等，可以分为：
(e1)磁控溅射，包括：
(e1.1)采用第一掩模版，利用磁控溅射工艺在所述绝缘层上生长栅电极金属材料，包括：
(e1.1.1)以Au材料作为靶材，以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；
(e1.1.2)在工作功率60-80W，真空度5*10-4-6*10-3Pa的条件下，在所述绝缘层表面溅射形成Au栅电极金属材料；
(e1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述绝缘层上表面与栅电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成金属栅的制备。
或(e2)热蒸镀法。
在本发明的一个实施例中，步骤(f)其特征在于，所述源漏电极包括Ni、Ag、Au、Al等，可以分为：
(f1)磁控溅射，包括：
(f1.1)采用第二掩模版，利用磁控溅射工艺在所述衬底上生长栅电极金属材料，包括：
(f1.1.1)以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；
(f1.1.2)在工作功率60-80W，真空度5*10-4-6*10-3Pa的条件下，在所述衬底表面溅射形成源漏电极金属材料；
(f1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述衬底上表面与源漏电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成源漏电极的制备。
或(f2)热蒸镀法。
本发明的晶体管采用钙钛矿光吸收层/传输层来为沟道提供相同极性光生载流子，提高了现有技术中的碳化硅晶体管器件的迁移率、开关速度等其他重要参数。
实施例二
请参见图4a-4b，图4a-4b分别为本发明实施例提供的一种基于N型碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件的制备方法的截面示意图。该晶体管器件包括：碳化硅衬底，传输层，钙钛矿光吸收层，绝缘层，栅电极，源漏电极；其中，所述晶体管器件由上述实施例所述的方法制备而成。
请一并参见图2及图3，图2为本发明实施例提供的第一掩模版的结构示意图；图2为本发明实施例提供的第二掩模版的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上，对本发明的技术方案进行详细描述，请参照图5a-5e。具体的，该方法可以包括：
步骤a：准备碳化硅衬底材料，其中体区为轻掺杂的碳化硅，厚度为300到600微米，掺杂浓度在1015cm-3数量级，表面区为掺杂n型碳化硅外延层，厚度为100到300纳米，掺杂浓度在1018cm-3数量级。
其中，如图5a所示，步骤a可以包括：
(a1)选取碳化硅衬底；
(a2)依次用微米级半导体专用洗涤剂、去离子水、丙酮、和异丙酮超声清洗所述衬底并烘干。
步骤b：在所述碳化硅衬底上生长电子传输层，所述电子传输层包括TiO2、ZnO、富勒烯衍生物PCBM等
优选地，如图5b所示，步骤b可以包括：
(b1)在所述衬底上表面旋涂浓度为0.24mol/L的钛酸异丙酯乙醇溶液，在480℃下空气中烧结45min；
(b2)浸泡于40mM的TiCl4水溶液中，70℃处理30min；
(b3)最后再在480℃温度下烧结45min，即得电子传输层；
步骤c：在所述传输层表面生长钙钛矿光吸收层，所述钙钛矿光活性层的厚度为580纳米；所述钙钛矿吸收层分为无机钙钛矿和有机-无机杂化钙钛矿，所述无机钙钛矿包括CrPbBr3、CrPbCl3、CrPbI3、CsSnBr3等。所述有机-无机杂化钙钛矿包括CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3等
优选地，如图5c所示，步骤c可以包括
(c1)在无水无氧并且充满高纯氮气的环境下在所述传输层上旋涂形成钙钛矿前驱体溶液；
(c2)加热台上烘烤10分钟，加热温度为120℃；
(c3)其中旋涂时间为50s，旋涂转速为3000r/min；
步骤d：在所述钙钛矿吸收层上表面生长绝缘层，所述绝缘层能够透过可见光源，所述绝缘层包括常用的SiO2，以及高K材料，包括HfO2，Y2O3，La2O3等。
优选地，如图5d所示，步骤d可以包括
(d1)利用磁控溅射工艺，采用第一掩模版，在所述钙钛矿光吸收层上表面生长SiO2材料作为绝缘层。
(d2)将SiO2靶材放置在射频磁控溅射系统的靶位置；
(d3)将腔体抽至真空状态(5*10-6Pa)，加热所述钙钛矿吸收层，通入气体Ar，0；
(d4)其中，SiO2靶材与所述钙钛矿吸收层的距离为10cm，溅射功率为60W，沉积时间为1.3h。
步骤e：在所述绝缘层表面生长栅电极，所述栅电极能够透过可见光源，所述栅电极包括Au、ITO、FTO等
优选地，如图5e所示，步骤e可以包括：
(e1.1)采用第一掩模版，利用磁控溅射工艺在所述绝缘层上生长栅电极金属材料，包括：
(e1.1.1)以Au材料作为靶材，以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；
(e1.1.2)在工作功率60-80W，真空度5*10-4-6*10-3Pa的条件下，在所述绝缘层表面溅射形成Au栅电极金属材料；
(e1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述绝缘层上表面与栅电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成金属栅的制备。
步骤f：在所述碳化硅衬底表面使用第二掩模版生长源漏电极，所述源漏电极包括Ni、Ag、Au、Al等，最终形成所述基于碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件。
优选地，如图5f所示，步骤f可以包括
(f1.1)采用第二掩模版，利用磁控溅射工艺在所述衬底上表面生长栅电极金属材料，包括：
(f1.1.1)以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；
(f1.1.2)在工作功率60-80W，真空度5*10-4-6*10-3Pa的条件下，在所述衬底上表面溅射形成源漏电极金属材料；
(f1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述衬底上表面与源漏电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成源漏电极的制备。
实施例三
请参见图6a-6b，图6a-6b分别为本发明实施例提供的另一种基于N型碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件的制备方法的截面示意图。该晶体管器件包括：碳化硅衬底，传输层，钙钛矿光吸收层，绝缘层，栅电极，源漏电极；其中，所述晶体管器件由上述实施例所述的方法制备而成。
请一并参见图2及图3，图2为本发明实施例提供的第一掩模版的结构示意图；图3为本发明实施例提供的第二掩模版的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上，对本发明的技术方案进行详细描述，请参照图5a-5e。具体的，该方法可以包括：
步骤a：准备碳化硅衬底材料，其中体区为轻掺杂的碳化硅，厚度为300到600微米，掺杂浓度在1015cm-3数量级，表面区为掺杂n型碳化硅外延层，厚度为100到300纳米，掺杂浓度在1018cm-3数量级。
其中，如图7a所示，步骤a可以包括：
(a1)选取碳化硅衬底；
(a2)依次用微米级半导体专用洗涤剂、去离子水、丙酮、和异丙酮超声清洗所述衬底并烘干。
步骤b：在所述碳化硅衬底上生长电子传输层，所述电子传输层包括TiO2、ZnO、富勒烯衍生物PCBM等；
优选地，如图7b所示，步骤b可以包括：
(b1)在所述衬底上表面旋涂浓度为0.24mol/L的钛酸异丙酯乙醇溶液，在500℃下空气中烧结60min；
(b2)浸泡于40mM的TiCl4水溶液中，70℃处理30min；
(b3)最后再在500℃温度下烧结60min即得电子传输层；
步骤c：在所述传输层表面生长钙钛矿光吸收层，所述钙钛矿光活性层的厚度为550-600纳米；所述钙钛矿吸收层分为无机钙钛矿和有机-无机杂化钙钛矿，所述无机钙钛矿包括CrPbBr3、CrPbCl3、CrPbI3、CsSnBr3等。所述有机-无机杂化钙钛矿包括CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3等；
优选地，如图7c所示，步骤c可以包括
(c1)在无水无氧并且充满高纯氮气的环境下在所述传输层上旋涂形成钙钛矿前驱体溶液；
(c2)加热台上烘烤15分钟，加热温度为130℃；
(c3)其中旋涂时间为60s，旋涂转速为4000r/min，
步骤d：在所述衬底下表面生长绝缘层，所述绝缘层无需透过可见光源，所述绝缘层包括常用的SiO2，以及高K材料，包括HfO2，Y2O3，La2O3等。
优选地，如图5d所示，步骤d可以包括：
(d1)利用磁控溅射工艺在所述衬底下表面生长SiO2材料作为绝缘层。
(d2)将SiO2靶材放置在射频磁控溅射系统的靶位置；
(d3)将腔体抽至真空状态(5*10-6Pa)，加热所述衬底，通入气体Ar，调整真空腔内压强；
(d4)其中，SiO2靶材与所述衬底下表面的距离为10cm，溅射功率为70W，沉积时间为1.5h。
步骤e：在所述绝缘层表面生长栅电极，所述栅电极无需透过可见光源，所述栅电极包括Au、ITO、FTO等；
优选地，如图7e所示，步骤e可以包括：
(e1.1)采用第一掩模版，利用磁控溅射工艺在所述绝缘层上生长栅电极金属材料，包括：
(e1.1.1)以Au材料作为靶材，以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；
(e1.1.2)在工作功率60-80W，真空度5*10-4-6*10-3Pa的条件下，在所述绝缘层表面溅射形成Au栅电极金属材料；
(e1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述绝缘层上表面与栅电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成金属栅的制备。
步骤f：在所述碳化硅衬底表面使用第二掩模版生长源漏电极，所述源漏电极包括Ni、Ag、Au、Al等，最终形成所述基于碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件。
优选地，如图5f所示，步骤f可以包括
(f1.1)采用第二掩模版，利用磁控溅射工艺在所述衬底上表面生长栅电极金属材料，包括：
(f1.1.1)以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；
(f1.1.2)在工作功率60-80W，真空度5*10-4-6*10-3Pa的条件下，在所述衬底上表面溅射形成源漏电极金属材料；
(f1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述衬底上表面与源漏电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成源漏电极的制备。
本发明将钙钛矿/电子传输层结构加入到N型SiC晶体管的栅极和沟道之间，可以实现如下功能：在施加某一方向栅压的情况下，开启沟道同时由钙钛矿层向沟道注入大量的N型载流子，从而提高N型SiC晶体管的电子迁移率、开关速度等重要参数；在施加反方向栅压的情况下，钙钛矿不再向沟道注入N型载流子，直至沟道被夹断。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于N型SiC的新型晶体管器件的制备方法，其特征在于，所述器件包括碳化硅衬底、钙钛矿电子传输层、钙钛矿光吸收层、绝缘层、栅电极和源漏电极，所述钙钛矿光吸收层包括无机钙钛矿或有机-无机杂化钙钛矿，所述无机钙钛矿包括CsPbBr3、CsPbCl3、CsPbI3、CsSnBr3，所述有机-无机杂化钙钛矿包括CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3，所述方法包括以下步骤：
(a)选取N型碳化硅衬底
(b)在所述碳化硅衬底表面使用第一掩模版生长钙钛矿电子传输层；
(c)在所述钙钛矿电子传输层表面生长钙钛矿光吸收层；
(d)在所述钙钛矿光吸收层表面生长绝缘层；
(e)在所述绝缘层表面生长栅电极；
(f)在所述碳化硅衬底两侧表面分别使用第二掩模版生长源漏电极。
2.根据权利要求1所述的一种基于N型SiC的新型晶体管器件的制备方法，其特征在于，所述衬底碳化硅包括3C-碳化硅、4H-碳化硅以及6H-碳化硅，所述步骤(a)包括：
(a1)选取碳化硅衬底；
(a2)依次用微米级半导体专用洗涤剂、去离子水、丙酮、和异丙酮超声清洗所述衬底并烘干；
所述电子传输层和所述碳化硅衬底在外加栅压下能够形成二维电子气，所述电子传输层包括TiO2、ZnO、富勒烯衍生物PCBM；
所述步骤(b)包括：
(c1)在无水无氧并且充满高纯氮气的环境下在所述传输层上旋涂形成钙钛矿前驱体溶液；
(c2)加热台上烘烤5-15分钟，加热温度为100-130℃；
(c3)其中旋涂时间为40-60s，旋涂转速为2000r/min-4000r/min，所述钙钛矿光吸收层的厚度为550-600纳米；
所述绝缘层包括常用的SiO2，以及高K材料，包括HfO2，Y2O3，La2O3，所述步骤(d)包括：
(d1)利用磁控溅射工艺在所述钙钛矿光吸收层上表面生长绝缘层材料；生长所述钙钛矿光吸收层上表面绝缘层时需要采用第一掩模版；
(d2)将绝缘层靶材放置在射频磁控溅射系统的靶位置；
(d3)将腔体抽至真空状态(5*10-6Pa)，加热所述钙钛矿吸收层或所述衬底，通入气体Ar，调整真空腔内压强，溅射功率为50W-70W，沉积时间为1-1.5h；
所述栅电极包括Au、ITO、FTO，所述步骤(e)包括：
(e1)磁控溅射，包括：
(e1.1)采用第一掩模版，利用磁控溅射工艺在所述钙钛矿光吸收层上生长栅电极金属材料，包括：
(e1.1.1)以Au金属材料作为靶材，以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；
(e1.1.2)在工作功率60-80W，真空度5*10-4-6*10-3Pa的条件下，在所述钙钛矿吸收层表面溅射形成Au金属栅电极金属材料；
(e1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺处理；
或(e2)热蒸镀法；
所述源漏电极包括Ni、Ag、Au、Al，所述步骤(f)包括：
(f1)磁控溅射，包括：
(f1.1)采用第二掩模版，利用磁控溅射工艺在所述衬底上生长源漏电极金属材料，包括：
(f1.1.1)以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；
(f1.1.2)在工作功率60-80W，真空度5*10-4-6*10-3Pa的条件下，在所述衬底表面溅射形成源漏电极金属材料；
(f1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述衬底上表面与源漏电极金属材料表面处形成欧姆接触已完成源漏电极的制备；
或(f2)热蒸镀法。
3.一种基于N型SiC的新型晶体管器件，其特征在于，N型碳化硅衬底两端生长漏极和源极，所述N型碳化硅衬底上部生长电子传输层，所述电子传输层上部生长钙钛矿层，所述钙钛矿层上部生长绝缘层，所述绝缘层上部生长有金属栅，所述钙钛矿层分为无机钙钛矿和有机-无机杂化钙钛矿，所述无机钙钛矿包括CsPbBr3、CsPbCl3、CsPbI3、CsSnBr3，所述有机-无机杂化钙钛矿包括CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3。
CN201911228621.4A 2019-12-04 2019-12-04 一种基于N型SiC的新型晶体管器件及其制备方法 Active CN110911565B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911228621.4A CN110911565B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种基于N型SiC的新型晶体管器件及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911228621.4A CN110911565B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种基于N型SiC的新型晶体管器件及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110911565A CN110911565A (zh) 2020-03-24
CN110911565B true CN110911565B (zh) 2021-05-04

Family

ID=69822162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911228621.4A Active CN110911565B (zh) 2019-12-04 2019-12-04 一种基于N型SiC的新型晶体管器件及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110911565B (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10081865B2 (en) * 2014-04-01 2018-09-25 Pneumaticoat Technologies Llc Passive electronics components comprising coated nanoparticles and methods for producing and using the same
WO2017083408A1 (en) * 2015-11-09 2017-05-18 Wake Forest University Hybrid halide perovskite-based field effect transistors
WO2017086337A1 (ja) * 2015-11-17 2017-05-26 国立大学法人九州大学 ２次元ペロブスカイト形成用材料、積層体、素子およびトランジスタ
US10755924B2 (en) * 2016-06-01 2020-08-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Material having single crystal perovskite, device including the same, and manufacturing method thereof
CN106299124B (zh) * 2016-08-29 2019-07-16 西安电子科技大学 基于CH3NH3PbI3材料的NMOS器件及其制备方法
CN106299121B (zh) * 2016-08-29 2019-07-05 西安电子科技大学 基于CH3NH3PbI3材料的CMOS器件及其制备方法
CN106410045B (zh) * 2016-12-08 2019-07-05 西安电子科技大学 基于CH3NH3PbI3材料的P型HHMT晶体管及其制备方法
CN106784320B (zh) * 2016-12-08 2019-03-15 西安电子科技大学 基于CH3NH3PbI3材料的衬底反光增强N型异质结HEMT及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110911565A (zh) 2020-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105679861B (zh) 一种表面等离子增强的二维材料/半导体异质结太阳能电池及其制备方法
CN110993503B (zh) 基于氧化镓/钙钛矿传输层异质结的n型晶体管及其制备方法
CN107195781B (zh) 一种基于pmma掺杂小分子的高迁移率晶体管及其制备方法
CN110265548B (zh) 一种铟掺杂n型有机薄膜晶体管及其制备方法
US20110237019A1 (en) Method for Improving the Efficiency of Flexible Organic Solar Cells
CN107331775B (zh) 一种高质量电子传输层的钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN109786555B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及制备方法
CN113981370A (zh) 一种深紫外透明的高导电性Si掺杂Ga2O3薄膜及其制备方法
CN110416413B (zh) 一种高性能梯度电子传输层的钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN107919396B (zh) 基于WO3/Al2O3双层栅介质的零栅源间距金刚石场效应晶体管及制作方法
CN107032341B (zh) 一种石墨烯材料及其修饰方法与应用
CN112436070A (zh) 一种量子点异质结日盲紫外探测芯片及其制备方法
CN105463396A (zh) 一种直流磁控溅射制备光解水用钒酸铋薄膜的方法
CN111029461B (zh) 一种基于P型SiC的新型晶体管器件及其制备方法
CN108963021B (zh) 一种基于化学修饰的黑磷材料太阳能电池及制备方法
CN113078112B (zh) 一种氧化物基耗尽型负载反相器的制备方法
CN110911565B (zh) 一种基于N型SiC的新型晶体管器件及其制备方法
WO2021238175A1 (zh) 双面透光碲化镉太阳能电池及其制备方法
CN108365105B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN111029460B (zh) 一种基于互补型SiC的新型晶体管器件及其制备方法
CN102760835B (zh) 有机光伏器件的制作方法
CN110890280B (zh) 一种利用钯/钯氧化物双层肖特基电极制备氧化物半导体肖特基二极管的方法
CN110246969B (zh) 一种吡啶修饰氧化锡致密层的钙钛矿太阳能电池的制备方法
Li et al. Low-Temperature Fabrication of Indium Oxynitride Thin-Film Transistors via Plasma-Assisted Solution Process
CN108183168B (zh) 一种三维柔性透明电极和改性反型太阳能电池的制备方法

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