[发明专利]一种钙钛矿红外光电晶体管及其制备方法

说明书

本发明实施例提供一种钙钛矿红外光电晶体管及其制备方法，包括：基础衬底；源漏金属电极沉积于基础衬底上表面；金属氧化物半导体薄膜和源漏金属电极在同一平面上；电荷传输界面层将图形化的有机无机杂化红外探测钙钛矿材料层与源漏金属电极、金属氧化物半导体薄膜分隔开；图形化的有机无机杂化红外探测钙钛矿材料层完全覆盖于电荷传输界面层上、位于金属氧化物半导体薄膜正上方，并且投影面积等于金属氧化物半导体薄膜；钝化层将所述电荷传输界面层、图形化的有机无机杂化红外探测钙钛矿材料层全部覆盖，投影面积等于基础衬底；疏水层薄膜覆盖除金属氧化物半导体薄膜外的所有钙钛矿红外光晶体导管器件部分。

技术领域

本发明涉及光探测器领域，尤其涉及一种钙钛矿红外光电晶体管器件及其制备方法。

背景技术

金属氧化物半导体薄膜晶体管，尤其是铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜晶体管具有稳定、高迁移率、透明、均一性佳等特点，广泛应用于显示面板阵列和探测器阵列中，但是IGZO材料由于其禁带宽度较大(>3eV)，对于420nm以上的可见光波段无明显响应。有机无机杂化钙钛矿材料具有较宽的光吸收范围、载流子迁移率高、载流子产生速度快、载流子扩散长度长、载流子寿命长等特点，有机无机杂化钙钛矿材料优异的光吸收特性使得其在光电探测器领域也有很广泛的应用。为了实现较好的红外光电探测效应，可以将有机无机杂化红外探测钙钛矿材料与金属氧化物晶体管结合制备一种新型的红外光电探测器。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：有机无机杂化红外探测钙钛矿材料与金属氧化物直接接触，钙钛矿材料的离子进入到以IGZO为代表的金属氧化物层中，带来IGZO材料特性的恶化；光电晶体管的暗电流较大。

发明内容

本发明实施例提供本发明实施例提供一种钙钛矿红外光电晶体管及制备方法，将图形化的有机无机杂化红外探测钙钛矿材料通过致密的电荷传输界面层与金属氧化物半导体薄膜分隔开，与源漏金属电极与金属氧化物半导体薄膜共平面的结构相结合，提供了具有暗电流低，响应速度快，宽光谱响应的红外光电晶体管，并且制备工艺简单，器件成功率高，在光探测器领域潜力极大。

一方面，本发明实施例提供了一种钙钛矿红外光电晶体管，所述钙钛矿红外光电晶体管包括：基础衬底；

源漏金属电极沉积于基础衬底上表面；

金属氧化物半导体薄膜和源漏金属电极在同一平面上，金属氧化物半导体薄膜覆盖在源漏金属电极沟道处或者将源漏金属电极完全覆盖；

电荷传输界面层完全覆盖于金属氧化物半导体薄膜上，电荷传输界面层将图形化的有机无机杂化红外探测钙钛矿材料层与源漏金属电极、金属氧化物半导体薄膜分隔开；

图形化的有机无机杂化红外探测钙钛矿材料层完全覆盖于电荷传输界面层上、位于金属氧化物半导体薄膜正上方，并且投影面积等于金属氧化物半导体薄膜；

钝化层将所述电荷传输界面层、图形化的有机无机杂化红外探测钙钛矿材料层全部覆盖，投影面积等于基础衬底；

疏水层薄膜覆盖除金属氧化物半导体薄膜外的所有钙钛矿红外光晶体导管器件部分。

所述基础衬底包括：衬底，位于衬底上的栅极，位于栅极上的栅极绝缘层；所述衬底为：硅衬底、玻璃衬底、石英衬底、聚酰亚胺PI衬底、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET衬底和聚萘二甲酸乙二醇酯PEN衬底。

进一步地，所述基础衬底为覆盖有二氧化硅的硅衬底。

进一步地，所述疏水层薄膜的材料包括：全氟树脂CYTOP；

所述电荷传输界面层的材料包括：富勒烯C60、富勒烯衍生物PCBM、富勒烯衍生物ICBA、富勒烯及其衍生物与聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的共混体；

所述电荷传输界面层的厚度为10nm至90nm；