[发明专利]一种基于铁电栅介质和CdSe纳米线的光电晶体管

权利要求书

1.一种基于PZT铁电薄膜栅介质的CdSe纳米线光电晶体管，主要包括源极、漏极、沟道、栅极、栅介质和衬底，其特征在于以下制备步骤：

a)通过薄膜沉积工艺在衬底上制备一定厚度的导电层，作为栅极；所述薄膜沉积工艺为磁控溅射、脉冲激光沉积、热蒸发或电子束蒸发，所述衬底为SiO₂/Si或SrTiO₃基片，所述导电层为Ti/Pt或SrRuO₃；

b)通过薄膜沉积工艺在栅极上制备一定厚度的PZT铁电薄膜，作为栅介质；所述薄膜沉积工艺为磁控溅射、脉冲激光沉积、溶胶凝胶法或金属有机物化学气相沉积；

c)通过化学气相沉积工艺制备CdSe纳米线；利用扫描电子显微镜和光致荧光谱仪对生长的CdSe纳米线进行表征；

d)将制备好的CdSe纳米线置于无水乙醇中，轻微超声震荡使其均匀分散；用吸管将含有CdSe纳米线的无水乙醇溶液滴少许到PZT铁电薄膜上，将其置于烘箱中100℃烘烤15min；

e)通过紫外光刻或电子束曝光、显影、金属化和剥离工艺在CdSe纳米线两端制备出In/Au电极，作为源极和漏极， 所述金属化工艺为磁控溅射、热蒸发或电子束蒸发，所述In/Au电极厚度为50nm/100nm，所述源极和漏极间距为0.5-10μm。

2.根据权利要求1所述的一种基于PZT铁电薄膜栅介质的CdSe纳米线光电晶体管，其特征在于，源极和漏极为In/Au，沟道为CdSe纳米线，栅介质为PZT铁电薄膜，栅极为金属或者SrRuO₃，衬底为SiO₂/Si或者SrTiO₃基片。

3.根据权利要求1所述的一种基于PZT铁电薄膜栅介质的CdSe纳米线光电晶体管，其特征在于，器件为背栅结构，即CdSe纳米线沟道位于PZT铁电薄膜栅介质上表面，栅极位于PZT铁电薄膜栅介质下表面，源极和漏极分别位于CdSe纳米线两侧且与其接触。

4.根据权利要求1所述的一种基于PZT铁电薄膜栅介质的CdSe纳米线光电晶体管，其特征在于，CdSe纳米线是用化学气相沉积工艺制备，具体制备过程如下：(1)将硅片切成4mm×4mm大小的片子，然后分别用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗10min，在清洗干净的硅片上热蒸发10nm的金薄膜作为催化剂；所述硅片是100晶面的单晶硅；(2)将CdSe粉末、In粒和带有金催化剂的硅片置于石英舟上并推入管式炉内，CdSe粉末、In粒和硅片分别置于温度为770℃、730℃和500℃的位置；所述CdSe粉末纯度高于99.995％；(3)从生长前1h到生长结束，持续通50sccm流量的Ar气作为载气和保护气体；生长时间持续1h，然后让炉体自然降温至室温，取出硅片，在光学显微镜下会看到硅片上大量黑色绒毛状物质，即为CdSe纳米线。

5.根据权利要求1所述的一种基于PZT铁电薄膜栅介质的CdSe纳米线光电晶体管，其特征在于，CdSe纳米线电子浓度在10¹⁶-10¹⁹cm^-3。