[发明专利]一种金属掺杂氧化锌纳米纤维场效应晶体管的制备方法

权利要求书

1.一种金属掺杂氧化锌纳米纤维场效应晶体管的制备方法，其具体工艺步骤包括：

(1)制备前驱体溶液

在玻璃瓶中先加入0.8-1.6g二水乙酸锌，然后再加入20-40g N，N-二甲基甲酰胺作为溶剂，在15-30℃温度下进行磁力搅拌1.5-3小时，得到稳定均一的透明溶液；然后再加入5-10g聚乙烯吡咯烷酮，在15-30℃温度下进行磁力搅拌4-6小时后得到纯Zn源的静电纺丝前驱体溶液；

(2)掺杂金属元素

将金属元素Al对应的氯化盐或硝酸盐0.04-0.64g溶于步骤(1)中配制的含纯Zn源的静电纺丝前驱体溶液中，得到Al掺杂重量百分比为40％的掺杂静电纺丝前驱体溶液；

(3)静电纺丝

将步骤(2)制备的掺杂静电纺丝前驱体溶液纺在基底为表面附有厚度为150-300nmSiO₂介电层的硅片或ITO玻璃上，得到金属掺杂ZnO纳米纤维；另外，将接收基板改为滚筒，并通过调节滚筒转速，最终能得到有序排列的金属掺杂ZnO纳米纤维；纺丝条件设置为注射器针头与接收基板间电压10-20kV，相对湿度20-50％，注射器针头到接收基板间的距离10-20cm，溶液推进速度0.5-1ml/h；

(4)器件组装：

将步骤(3)得到的金属掺杂ZnO纳米纤维放入加热台烤胶10-30min，然后将烤胶过的金属掺杂ZnO纳米纤维放置在UV灯下光照20-60min，将纳米纤维固化并与附有SiO₂介电层的硅片或ITO玻璃紧密接触；然后将UV灯照射过的金属掺杂ZnO纳米纤维放入马弗炉中，在400-500℃温度下退火1-3h，自然冷却至室温后取出；再用热蒸发镀膜机在纳米纤维层上蒸镀一对厚度为50-200nm Al薄膜作为源、漏电极，然后在200-300℃氮气气氛中退火30-60min，即得金属掺杂氧化锌纳米纤维场效应晶体管；制备的金属掺杂氧化锌纳米纤维场效应晶体管的主体结构包括SiO₂介电层、有源层、基底和源漏电极；SiO₂介电层厚度为150-300nm；有源层为金属掺杂氧化锌纳米纤维；源漏电极为50-200nm厚的Al薄膜，设置在SiO₂介电层的两侧，其沟道长为1000μm，宽为100μm；基底为硅片或ITO玻璃；基底、SiO₂介电层、有源层和源漏电极从下到上依次固定连接；开态电流为2.5×10^-5A，阈值电压为1.5V，开关比为10⁷。