CN210607295U

CN210607295U - 一种基于二维Ga2S3纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管

Info

Publication number: CN210607295U
Application number: CN201920930302.7U
Authority: CN
Inventors: 李国强; 郑昱林; 王文樑
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2020-05-22
Anticipated expiration: 2029-06-20

Abstract

本实用新型公开了一种基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管。所述可弯曲式场效应光电晶体管，自下至上依次包括柔性衬底、二维Ga₂S₃纳米片，且所述二维Ga₂S₃纳米片层的上方设有源电极、漏电极和栅电极；栅电极设置在源电极和漏电极之间。本实用新型提供了一种在SiO₂/Si衬底上直接用CVD法直接外延生长大面积Ga₂S₃材料，再通过机械剥离转移实现了柔性化可弯曲式场效应光电晶体管的制备，本实用新型的场效应光电晶体管可应用于智能穿戴、弯曲显示、工业自动控制、可见光通信等领域，经济效益可观。

Description

一种基于二维Ga2S3纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管

技术领域

本实用新型属于微电子器件领域，涉及半导体器件，具体涉及一种基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管。

背景技术

柔性、可弯曲、可折叠化半导体微电子器件以其轻质、灵活柔韧和智能高效等特点将对未来智能穿戴、弯曲显示、可植入器械等带来变革发展。在众多微电子器件中，场效应光电晶体管因其在逻辑电路、工业自动控制、可见光通信和红外成像等各个领域都具有巨大的应用潜力，在过去几十年来受到了全世界众多研究者的特别关注。实现柔性化场效应光电晶体管的关键技术难点在于材料的二维化。

近年来，具有层状结构的二维材料在柔性微电子器件应用上的潜在可能性使其受到越来越多的重视，此外，二维材料与目前的薄膜微制造技术更兼容，并更容易制造成复杂结构。硫化镓（Gallium(III) Sulfide，Ga₂S₃）属于III-VI类层状化合物，每一层晶体结构为六方纤锌矿型结构，空间群为P63mc，晶格参数a=b=3.685 Å，c=6.028 Å。层间相互作用以弱范德华力为主，而层间成键力本质上是共价的。Ga₂S₃被认为是一种很有前途的近蓝色发光器件和场发射器件的材料，它在300 K时间接带隙为2.95 eV，直接带隙为3.25 eV。采用机械解理法可以有效地获得二维晶体结构的单层或少层Ga₂S₃纳米片，再转移至其他柔性衬底上即可用于制做相关柔性微电子器件。

然而，类似的可弯曲柔性化的二维Ga₂S₃基场效应光电晶体管还未报道，技术难点在于Ga₂S₃纳米片的合成方法和二维Ga₂S₃的转移工艺，以往研究采用溶液热和水热法合成Ga₂S₃，但是通常得到一些形貌不可控的团聚晶体，难以被机械剥离制备大面积二维Ga₂S₃纳米片。化学气相沉积法（CVD）是使反应物在气体状态下发生物理变化或者化学反应，最后在冷却沉积在基板上凝聚长大形成纳米结构的方法。用该法可制备出纯度高、均匀性好、大尺寸的二维半导体，如石墨烯、二硫化钼等，因此，采用CVD法可以有效制备大面积Ga₂S₃纳米片。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管。

本实用新型的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管，自下至上依次包括柔性衬底、二维Ga₂S₃纳米片；所述二维Ga₂S₃纳米片层的上方设有源电极、漏电极和栅电极；栅电极设置在源电极和漏电极之间。

进一步的，所述柔性衬底的厚度为250~300 nm。

进一步的，所述柔性衬底选自PET、PDMS或ITO。

进一步地，所述二维Ga₂S₃纳米片层数为1~3层，厚度为5~7 nm。

进一步地，所述源电极和漏电极均包括自下而上依次层叠的Ti金属层和Au金属层。

进一步地，所述Ti金属层的厚度为20~30 nm，Au金属层的厚度为60~80 nm。

进一步地，所述源电极和漏电极尺寸相同，且长为80~100 nm，宽为60~80 nm，二者间距为300~360 nm。

进一步地，所述栅电极包括自下而上依次层叠的Ni金属层和Au金属层，Ni金属层的厚度为40~50 nm，Au金属层的厚度为80~100 nm。

进一步地，所述栅电极的长为80~100 nm，宽为60~80 nm。

制备上述任一项所述的基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管，包括如下步骤：

（1）将Si衬底进行清洗处理，除去表面残留物后置于等离子增强化学气相沉积（PECVD）设备中，在Si衬底表面生长出SiO₂层，形成SiO₂/Si结构。

（2）在所述SiO₂/Si结构上化学气相沉积生长得到Ga₂S₃层，形成Ga₂S₃/SiO₂/Si结构。

（3）对Ga₂S₃/SiO₂/Si结构进行机械剥离，得到二维Ga₂S₃纳米片，将二维Ga₂S₃纳米片转移至柔性衬底上，形成二维Ga₂S₃纳米片/柔性衬底结构。

（4）对二维Ga₂S₃纳米片/柔性衬底结构进行光刻处理，后在表面上蒸镀形成Ti金属层和Au金属层作为源、漏电极，去胶。

（5）将步骤（4）中去胶后结构再进行光刻处理，然后利用电子束蒸发镀膜在表面上蒸镀形成Ni金属层和Au金属层作为栅电极，去胶得到所述基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管。

进一步地，步骤（1）中，所述清洗为：依次用丙酮以及无水乙醇分别超声清洗4~6min 和3~5 min，去除表面的有机杂质，接着使用去离子水超声清洗3~5 min，最后用氮气枪吹走表面的水汽；所述SiO₂层的形成是通过PECVD法生长。

进一步地，步骤（1）中，所述PECVD生长SiO₂层工艺条件为：利用机械泵及分子泵抽真空至石英管内压力维持2~4×10^-6 Torr，石英管加热至450~550 ℃，然后停下分子泵然后向腔体内通入SiH₄和CO₂，流量分别为40~80 sccm和120~180 sccm，生长过程中射频等离子体功率保持在200 ~250 W，沉积时间为10~20分钟，反应室内压力维持为60~160 mTorr下沉积SiO₂层。

进一步地，步骤（2）中，通过CVD生长Ga₂S₃层，工艺条件为：将纯S粉放入石英管内靠近通气口的低温区，纯Ga球和衬底紧挨着放入石英管内高温区，高温区和低温区距离15~18cm；S粉与Ga球的摩尔比为4:3~3:2；接着利用机械泵及分子泵抽真空至石英管内压力维持2~4×10^-6 Torr，石英管高温区加热至850~920 ℃，低温区加热至150~180 ℃，然后停下分子泵向腔体内通入Ar，流量为50~80 sccm，沉积时间为15~20分钟。

进一步地，步骤（3）中，所述胶带机械剥离获得二维Ga₂S₃纳米片层的工艺条件为：利用胶带贴敷于生长的Ga₂S₃上，沿一个方向刮并撕下Ga₂S₃层，再用胶带粘于上一次的胶带，沿一个方向刮并撕下，经反复粘撕7~8次后，把粘有Ga₂S₃的胶带贴于柔性衬底上，使用沿一个方向刮胶带并撕下，然后用热风枪对着柔性衬底吹 8~10秒，温度为80~100 ℃，这样能够加强Ga₂S₃与衬底的附着。

进一步地，步骤（4）和（5）中，所述光刻工艺为：先利用匀胶机旋涂负性光刻胶40~60 s，经前烘、曝光、显影，以及采用O₂等离子体进行反应离子刻蚀处理2~4 min，清洗，最后热氮气烘干5~10 min。

更进一步地，所述前烘是在烘箱中进行65~70 ℃加热处理1~2 min。

更进一步地，所述曝光是将前烘处理后的样品和光刻掩膜版同时放置在光刻机上，然后紫外光源照射5~6 s。

更进一步地，所述显影是将曝光处理后的样品放入6~8 wt%的四丁基铵氢氧化物水溶液显影液中溶解50~60 s。

更进一步地，所述清洗是使用去离子水清洗3~5 min，去除表面的无机杂质，最后用氮气枪吹走表面的水汽。

进一步地，步骤（4）和（5）中，通过电子束蒸发镀电极，工艺为：将清洗好吹干的样品放入电子束蒸发镀膜系统中，机械泵和分子泵抽真空至5.0~6.0×10^-4 Pa后，开始蒸镀金属电极，金属蒸发速率控制为2.0~3.0 Å/s，样品盘转速为10~20 rpm。

进一步地，步骤（4）和（5）中，所述去胶是在丙酮中浸泡20~25 min后超声处理1~3min，从而去掉了不需要的部分，留下了所需的电极图案。

与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

（1）本实用新型的一种基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管利用了二维Ga₂S₃纳米片低维、比表面积大的特点，提高了场效应光电晶体管的光电响应性能。Ga₂S₃的带隙更贴近蓝紫光，可以很好的作为高开关场效应光电晶体管，对可见光通信等领域应用前景重大。

（2）本实用新型的一种基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管可应用于智能穿戴、弯曲显示、工业自动控制、可见光通信等领域，经济效益可观。

附图说明

图1为本实用新型的基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管的结构剖面示意图；

图2为实施例1中CVD法制备的Ga₂S₃的拉曼图谱；

图3为实施例1机械剥离后的二维Ga₂S₃纳米片的SEM电镜照片图；

图4为实施例1的场效应光电晶体管的电流I_DS随外加偏压V_DS变化的曲线图；

其中：1-柔性衬底；2-二维Ga₂S₃纳米片；3-源电极；4-栅电极；5-漏电极。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

下述实施例中，PECVD（Tianjin Zhonghuan Furnace Co., Ltd）。

具体实施例中，本实用新型的基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管的结构剖面示意图如图1所示；由图1可知，由下至上，依次包括1-柔性衬底、2-二维Ga₂S₃纳米片；3-源、漏电极；4-栅电极。

其中，所述柔性衬底包括PET，PDMS，ITO；二维Ga₂S₃纳米片层数为1~3层，厚度为5~7nm；源、漏电极为自下而上依次层叠的Ti金属层和Au金属层，厚度分别为20~30 nm和60~80nm；栅电极为自下而上依次层叠的金属层的Ni金属层和Au金属层，厚度分别为40~50 nm和80~100 nm；源、漏电极的长、宽、间距分别为80~100 nm、60~80 nm、300~360 nm；栅电极的长和宽分别为80~100 nm和60~80 nm。

实施例1

本实施例的基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管由下至上，依次包括PET衬底、二维Ga₂S₃纳米片、源电极、漏电极和栅电极。

所述二维Ga₂S₃纳米片层数为1层，厚度为5 nm；源、漏电极为自下而上依次层叠的Ti金属层和Au金属层，厚度分别为20 nm和60 nm；栅电极为自下而上依次层叠的金属层的Ni金属层和Au金属层，厚度分别为50 nm和100 nm；源、漏电极的长、宽、间距对应为80 nm、80 nm、300 nm；栅电极的长和宽分别为80 nm和80 nm。

其制备方法，包括如下步骤：

（1）将Si衬底进行清洗处理，除去表面残留物后置于PECVD设备中，在其表面生长出一层厚度为250 nm的SiO₂层，形成SiO₂/Si结构。

（2）将SiO₂/Si结构置于CVD设备中直接在其上化学气相沉积生长得到Ga₂S₃层，形成Ga₂S₃/SiO₂/Si结构。

（3）对Ga₂S₃/SiO₂/Si结构进行胶带机械剥离的方法，得到二维Ga₂S₃纳米片，将二维Ga₂S₃纳米片转移至PET衬底上，形成二维Ga₂S₃纳米片/柔性衬底结构。

（4）对二维Ga₂S₃纳米片/PET衬底结构进行光刻处理，后利用电子束蒸发镀膜系统在样品表面上蒸镀自下而上依次层叠的Ti金属层和Au金属层作为源、漏电极，去胶。

（5）将上述结构再进行光刻处理，后利用电子束蒸发镀膜系统在样品表面上蒸镀自下而上依次层叠的Ni金属层和Au金属层作为栅电极，去胶。得到所述基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管。

进一步地，步骤（1）中，所述清洗为：依次用丙酮以及无水乙醇分别超声清洗4 min和3 min，去除表面的有机杂质，接着使用去离子水超声清洗3 min，最后用氮气枪吹走表面的水汽。

进一步地，步骤（1）中，所述PECVD生长SiO₂层工艺条件为：利用机械泵及分子泵抽真空至石英管内压力维持2×10^-6 Torr，石英管加热至450 ℃，然后停下分子泵然后向腔体内通入SiH₄和CO₂，流量分别为80 sccm和180 sccm，生长过程中射频等离子体功率保持在250 W，沉积时间为10分钟，反应室内压力维持为160 mTorr下沉积SiO₂层。

进一步地，步骤（2）中，所述CVD生长Ga₂S₃层的工艺条件为：将纯S粉（99.99%）（0.3g）放入石英管内低温区（靠近通气口），纯Ga球（99.999%）（0.45g）和衬底紧挨着放入石英管内高温区，S粉与Ga球的摩尔比为1.46；高温区和低温区距离15 cm；接着利用机械泵及分子泵抽真空至石英管内压力维持2×10^-6 Torr，石英管高温区加热至850 ℃，低温区加热至150 ℃，然后停下分子泵然后向腔体内通入Ar，流量为50 sccm，沉积时间为20分钟。

进一步地，步骤（3）中，所述胶带机械剥离获得二维Ga₂S₃纳米片层的工艺条件为：利用Scotch 胶带贴敷于生长的Ga₂S₃上，沿一个方向轻刮并撕下较厚的Ga₂S₃层，再用胶带粘于上一次的胶带，沿一个方向轻刮并撕下，经反复粘撕7次后，把粘有微量Ga₂S₃的胶带贴于柔性衬底上，使用适当的力沿一个方向轻胶带并撕下，然后用热风枪对着柔性衬底吹8秒，温度为80 ℃，这样能够加强Ga₂S₃与衬底的附着。

进一步地，步骤（4）和（5）中，所述光刻工艺为：先利用匀胶机旋涂负性光刻胶40s，经前烘、曝光、显影，以及采用O₂等离子体进行反应离子刻蚀处理4 min，清洗，最后热氮气烘干5 min。

更进一步地，所述前烘是在烘箱中进行65 ℃加热处理2 min。

更进一步地，所述曝光是将前烘处理后的样品和光刻掩膜版同时放置在光刻机上，然后紫外光源照射6 s。

更进一步地，所述显影是将曝光处理后的样品放入6 wt%的四丁基铵氢氧化物水溶液显影液中溶解50 s。

更进一步地，所述清洗是使用去离子水清洗3 min，去除表面的无机杂质，最后用氮气枪吹走表面的水汽。

进一步地，步骤（4）和（5）中，所述电子束蒸发镀电极工艺为：将清洗好吹干的样品放入电子书蒸发镀膜系统中，机械泵和分子泵抽真空至5.0×10^-4 Pa后，开始蒸镀金属电极，金属蒸发速率控制为3.0 Å/s，样品盘转速为10 rpm。

进一步地，步骤（4）和（5）中，所述去胶是在丙酮中浸泡20 min后超声处理3 min，从而去掉了不需要的部分，留下了所需的电极图案。

所生长的Ga₂S₃纳米片的拉曼图谱如图2所示，为典型的Ga₂S₃的拉曼特征峰。所剥离转移后的二维Ga₂S₃纳米片的电镜照片如图3所示，从图3中可以明显看到薄的二维Ga₂S₃纳米片形貌。

所制备的PET衬底上二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管的电流I_DS随外加偏压V_DS变化（当V_G=0 V时）的曲线图如图4所示，电流随着外加偏压的增大而增大，基本呈现线性关系，说明形成了欧姆接触。在无光照下，1V偏下的暗电流为2.48μA，在380 nm光照射下，1V偏下的光电流为4.75μA，电流显著增大，表明光电响应性能良好。

实施例2

本实施例的基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管由下至上，依次包括PDMS衬底、二维Ga₂S₃纳米片、源电极、漏电极和栅电极。

所述二维Ga₂S₃纳米片层数为3层，厚度为7 nm；源、漏电极为自下而上依次层叠的Ti金属层和Au金属层，厚度分别为25 nm和70 nm；栅电极为自下而上依次层叠的金属层的Ni金属层和Au金属层，厚度分别为40 nm和80 nm；源、漏电极的长、宽、间距分别为90 nm、60nm、360 nm；栅电极的长和宽分别为100 nm和60 nm。

其制备方法，包括如下步骤：

（1）将Si衬底进行清洗处理，除去表面残留物后置于PECVD设备中，在其表面生长出一层厚度为300 nm的SiO₂层，形成SiO₂/Si结构。

（3）对Ga₂S₃/SiO₂/Si结构进行胶带机械剥离的方法，得到二维Ga₂S₃纳米片，将二维Ga₂S₃纳米片转移至PDMS衬底上，形成二维Ga₂S₃纳米片/柔性衬底结构。

（4）对二维Ga₂S₃纳米片/PDMS衬底结构进行光刻处理，后利用电子束蒸发镀膜系统在样品表面上蒸镀自下而上依次层叠的Ti金属层和Au金属层作为源、漏电极，去胶。

进一步地，步骤（1）中，所述清洗为：依次用丙酮以及无水乙醇分别超声清洗6 min和4 min，去除表面的有机杂质，接着使用去离子水超声清洗5 min，最后用氮气枪吹走表面的水汽。

进一步地，步骤（1）中，所述PECVD生长SiO₂层工艺条件为：利用机械泵及分子泵抽真空至石英管内压力维持4×10^-6 Torr，石英管加热至550 ℃，然后停下分子泵然后向腔体内通入SiH₄和CO₂，流量分别为40 sccm和120 sccm，生长过程中射频等离子体功率保持在230 W，沉积时间为20分钟，反应室内压力维持为60 mTorr下沉积SiO₂层。

进一步地，步骤（2）中，所述CVD生长Ga₂S₃层的工艺条件为：将纯S粉（99.99%）（0.15g）放入石英管内低温区（靠近通气口），纯Ga球（99.999%）（0.24g）和衬底紧挨着放入石英管内高温区，S粉与Ga球的摩尔比为1.33；高温区和低温区距离16 cm；接着利用机械泵及分子泵抽真空至石英管内压力维持4×10^-6 Torr，石英管高温区加热至920 ℃，低温区加热至180 ℃，然后停下分子泵然后向腔体内通入Ar，流量为60 sccm，沉积时间为15分钟。

进一步地，步骤（3）中，所述胶带机械剥离获得二维Ga₂S₃纳米片层的工艺条件为：利用Scotch 胶带贴敷于生长的Ga₂S₃上，沿一个方向轻刮并撕下较厚的Ga₂S₃层，再用胶带粘于上一次的胶带，沿一个方向轻刮并撕下，经反复粘撕8次后，把粘有微量Ga₂S₃的胶带贴于柔性衬底上，使用适当的力沿一个方向轻胶带并撕下，然后用热风枪对着柔性衬底吹 10秒，温度为100 ℃，这样能够加强Ga₂S₃与衬底的附着。

进一步地，步骤（4）和（5）中，所述光刻工艺为：先利用匀胶机旋涂负性光刻胶60s，经前烘、曝光、显影，以及采用O₂等离子体进行反应离子刻蚀处理2 min，清洗，最后热氮气烘干8 min。

更进一步地，所述前烘是在烘箱中进行68 ℃加热处理1.5 min。

更进一步地，所述曝光是将前烘处理后的样品和光刻掩膜版同时放置在光刻机上，然后紫外光源照射5.5 s。

更进一步地，所述显影是将曝光处理后的样品放入8 wt%的四丁基铵氢氧化物水溶液显影液中溶解55 s。

更进一步地，所述清洗是使用去离子水清洗5 min，去除表面的无机杂质，最后用氮气枪吹走表面的水汽。

进一步地，步骤（4）和（5）中，所述电子束蒸发镀电极工艺为：将清洗好吹干的样品放入电子书蒸发镀膜系统中，机械泵和分子泵抽真空至6.0×10^-4 Pa后，开始蒸镀金属电极，金属蒸发速率控制为2.5 Å/s，样品盘转速为15 rpm。

进一步地，步骤（4）和（5）中，所述去胶是在丙酮中浸泡25 min后超声处理1 min，从而去掉了不需要的部分，留下了所需的电极图案。

本实施例所述的机械剥离后的Ga₂S₃的SEM电镜照片参照图3。

实施例3

本实施例的基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管由下至上，依次包括ITO衬底、二维Ga₂S₃纳米片、源电极、漏电极和栅电极。

所述二维Ga₂S₃纳米片层数为2层，厚度为6 nm；源、漏电极为自下而上依次层叠的Ti金属层和Au金属层，厚度分别为30 nm和80 nm；栅电极为自下而上依次层叠的金属层的Ni金属层和Au金属层，厚度分别为45 nm和90 nm；源、漏电极的长、宽、间距分别为100 nm、70 nm、340 nm；栅电极的长和宽分别为90 nm和70 nm。

其制备方法，包括如下步骤：

（1）将Si衬底进行清洗处理，除去表面残留物后置于PECVD设备中，在其表面生长出一层厚度为280 nm的SiO₂层，形成SiO₂/Si结构。

（3）对Ga₂S₃/SiO₂/Si结构进行胶带机械剥离的方法，得到二维Ga₂S₃纳米片，将二维Ga₂S₃纳米片转移至ITO衬底上，形成二维Ga₂S₃纳米片/柔性衬底结构。

（4）对二维Ga₂S₃纳米片/ITO衬底结构进行光刻处理，后利用电子束蒸发镀膜系统在样品表面上蒸镀自下而上依次层叠的Ti金属层和Au金属层作为源、漏电极，去胶。

进一步地，步骤（1）中，所述清洗为：依次用丙酮以及无水乙醇分别超声清洗5 min和5 min，去除表面的有机杂质，接着使用去离子水超声清洗4 min，最后用氮气枪吹走表面的水汽。

进一步地，步骤（1）中，所述PECVD生长SiO₂层工艺条件为：利用机械泵及分子泵抽真空至石英管内压力维持3×10^-6 Torr，石英管加热至500 ℃，然后停下分子泵然后向腔体内通入SiH₄和CO₂，流量分别为60 sccm和150 sccm，生长过程中射频等离子体功率保持在200 W，沉积时间为15分钟，反应室内压力维持为110 mTorr下沉积SiO₂层。

进一步地，步骤（2）中，所述CVD生长Ga₂S₃层的工艺条件为：将纯S粉（99.99%）（0.2g）放入石英管内低温区（靠近通气口），纯Ga球（99.999%）（0.29g）和衬底紧挨着放入石英管内高温区，S粉与Ga球的摩尔比为1.5；高温区和低温区距离18 cm；接着利用机械泵及分子泵抽真空至石英管内压力维持3×10^-6 Torr，石英管高温区加热至900 ℃，低温区加热至160 ℃，然后停下分子泵然后向腔体内通入Ar，流量为80 sccm，沉积时间为18分钟。

进一步地，步骤（3）中，所述胶带机械剥离获得二维Ga₂S₃纳米片层的工艺条件为：利用Scotch 胶带贴敷于生长的Ga₂S₃上，沿一个方向轻刮并撕下较厚的Ga₂S₃层，再用胶带粘于上一次的胶带，沿一个方向轻刮并撕下，经反复粘撕8次后，把粘有微量Ga₂S₃的胶带贴于柔性衬底上，使用适当的力沿一个方向轻胶带并撕下，然后用热风枪对着柔性衬底吹9秒，温度为90 ℃，这样能够加强Ga₂S₃与衬底的附着。

进一步地，步骤（4）和（5）中，所述光刻工艺为：先利用匀胶机旋涂负性光刻胶50s，经前烘、曝光、显影，以及采用O₂等离子体进行反应离子刻蚀处理3 min，清洗，最后热氮气烘干10 min。

更进一步地，所述前烘是在烘箱中进行70 ℃加热处理1 min。

更进一步地，所述曝光是将前烘处理后的样品和光刻掩膜版同时放置在光刻机上，然后紫外光源照射5 s。

更进一步地，所述显影是将曝光处理后的样品放入7 wt%的四丁基铵氢氧化物水溶液显影液中溶解60 s。

更进一步地，所述清洗是使用去离子水清洗4 min，去除表面的无机杂质，最后用氮气枪吹走表面的水汽。

进一步地，步骤（4）和（5）中，所述电子束蒸发镀电极工艺为：将清洗好吹干的样品放入电子书蒸发镀膜系统中，机械泵和分子泵抽真空至5.5×10^-4 Pa后，开始蒸镀金属电极，金属蒸发速率控制为2.0 Å/s，样品盘转速为20 rpm。

进一步地，步骤（4）和（5）中，所述去胶是在丙酮中浸泡22 min后超声处理2 min，从而去掉了不需要的部分，留下了所需的电极图案。

本实施例所述的机械剥离后的Ga₂S₃的SEM电镜照片参照图3。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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。

Claims

1.一种基于二维Ga₂S₃纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管，其特征在于：自下至上依次包括柔性衬底（1）和二维Ga₂S₃纳米片层（2），且所述二维Ga₂S₃纳米片层（2）的上方设有源电极（3）、漏电极（5）和栅电极（4），栅电极（4）设置在源电极（3）和漏电极（5）之间。

2.根据权利要求1所述的可弯曲式场效应光电晶体管，其特征在于：所述柔性衬底（1）的厚度为250~300 nm。

3.根据权利要求1所述的可弯曲式场效应光电晶体管，其特征在于：所述柔性衬底（1）选自PET、PDMS或ITO。

4.根据权利要求1所述的可弯曲式场效应光电晶体管，其特征在于：所述二维Ga₂S₃纳米片层（2）的厚度为5~7 nm，层数为1~3层。

5.根据权利要求1所述的可弯曲式场效应光电晶体管，其特征在于：所述源电极（3）和漏电极（5）均包括自下而上依次层叠的Ti金属层和Au金属层。

6.根据权利要求5所述的可弯曲式场效应光电晶体管，其特征在于：所述Ti金属层的厚度为20~30 nm，Au金属层的厚度为60~80 nm。

7.根据权利要求1所述的可弯曲式场效应光电晶体管，其特征在于：所述源电极（3）和漏电极（5）尺寸相同，且长为80~100 nm，宽为60~80 nm，二者间距为300~360 nm。

8.根据权利要求1所述的可弯曲式场效应光电晶体管，其特征在于：所述栅电极（4）包括自下而上依次层叠的Ni金属层和Au金属层，Ni金属层的厚度为40~50 nm，Au金属层的厚度为80~100 nm。

9.根据权利要求1所述的可弯曲式场效应光电晶体管，其特征在于：所述栅电极（4）的长为80~100 nm，宽为60~80 nm。