[发明专利]一种有机单晶微型器件制备方法

说明书

本发明实施例提供一种有机单晶微型器件制备方法，预先将PMMA薄膜(或者光刻胶薄膜)上做出特定的电极图形，然后将PMMA薄膜(光刻胶薄膜)作为柔性掩版，转移到目标单晶样品上，蒸镀完金属电极后将PMMA薄膜(光刻胶薄膜)与样品机械分离。在器件制备过程中样品避免接触溶剂，也不需要加热，保证样品不会在器件制备中受到损害。

技术领域

本发明实施例涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种有机单晶微型器件制备方法。

背景技术

有机半导体材料及新型有机无机杂化钙钛矿材料作为新型半导体材料在柔性电子器件应用方面具有光明前景。单晶材料不受晶界的影响，可表现出材料的本征性质，但制备单晶器件存在较大困难。

传统硅基半导体器件加工工艺中一般采用光刻、电子束曝光及掩模等方式制备器件沟道和金属电极图形。以光刻制备金属电极为例，包括如下步骤：旋涂光刻胶、烘胶、曝光、显影、蒸镀电极和起胶(lift off)，最终得到目标电极图形。此外还可利用掩模制备金属电极，即预先将金属薄片刻蚀出所需电极图形，然后将掩版直接贴合到样品上，通过蒸镀等方式制备电极。

目前光刻及电子束曝光等工艺大量应用在无机半导体器件制备及研究中，如硅基半导体材料、二维过渡金属硫族化合物、金属氧化物等。而针对有机物或者其他对溶剂敏感的材料主要通过掩模的方式制备电极。有机单晶样品一般尺寸较小，制备的器件需要特别精细，因此很多研究材料性质的手段如四探针法、变沟道法，霍尔器件等测试方法很难实现。现在有几种解决方案，一种是预先在衬底上通过光刻或者电子束曝光工艺制备出电极图形，然后再将半导体材料转移到电极上，形成底接触的器件构型；或者通过光刻制备PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)软模版，然后制备器件。

在光刻及电子束曝光工艺中，多个步骤有溶剂的参与如旋涂光刻胶、显影及起胶(lift off)等，而且烘胶过程一般在100℃以上，这些操作会对有机材料造成损害。而通过金属掩模的方式制备电极同样面临着困难，首先是精度难以实现，成本高；其次由于一些单晶样品形状尺寸各异，器件设计方面灵活性受限。而将半导体材料转移到预设电极上的方法，器件构型一般为底接触，工艺复杂，而且一般需要对电极表面进行修饰来优化半导体材料与金属电极的接触。软刻蚀的方法虽然广泛应用在大面积制备有机薄膜器件中，但是需要制备柔性掩版，工艺繁琐。针对有机单晶(或者钙钛矿单晶)微型器件的制备方法仍需要改进。

发明内容

本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种有机单晶微型器件制备方法。

第一方面，本发明实施例提供一种有机单晶微型器件制备方法，包括：

制作包含电极图形的柔性掩版，将所述柔性掩版转移至目标单晶样品上；在所述目标单晶样品上蒸镀金属电极，并剥离所述柔性掩版。

作为优选的，制作包含电极图形的柔性掩版，具体包括：

将光刻胶或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA胶旋涂在衬底上，在所述衬底上形成一层光刻胶薄膜或PMMA薄膜；

通过光刻方法在所述光刻胶薄膜上制备出目标单晶样品所需要的电极图形，或通过电子束曝光方法在所述PMMA薄膜上制备出目标单晶样品所需要的电极图形。

作为优选的，所述衬底为硅衬底，所述硅衬底表面附有至少100nm厚的SiO₂或Al₂O₃。

作为优选的，将光刻胶或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA胶旋涂在衬底上，具体包括：

在所述衬底上旋涂光刻胶或PMMA胶，通过旋涂仪以500～800rpm转速旋涂第一预设时间后，以3000～4000rpm转速继续旋涂第二预设时间，并在160～240℃环境下烘烤3～5min。

作为优选的，制作包含电极图形的柔性掩版后，还包括：