[发明专利]柔性ZnO/NiO/ZnO多功能三极管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性ZnO/NiO/ZnO多功能三极管，该结构为从上到下依次为发射极、基极、集电极、柔性导电衬底；所述的柔性导电衬底为柔性衬底上设有导电层；所述的发射极材料为ZnO，所述的基极材料为NiO，所述的集电材料为ZnO，所述的发射极、基极、集电极的一侧对齐，所述的发射极和柔性衬底的导电层上设有电极。本发明通过压电效应与半导体能带工程的耦合作用实现该晶体管在光电探测，力电传感以及纳米发电等多种功能化应用。

技术领域

本发明涉及一种三极管，具体涉及一种柔性ZnO/NiO/ZnO多功能三极管及其制备方法。

背景技术

三极管体积小、重量轻、耗电少、寿命长、可靠性高，已广泛用于广播、电视、通信、雷达、计算机、家用电器等领域，可起到放大、振荡、开关等作用。特别在超高频应用中，如无线系统中的射频电路。

一直以来三极管的研究都备受关注，其研究工作主要侧重第一代和第二代半导体材料。硅(Si)作为第一代半导体材料的典型代表，以其优越的电子特性及热稳定性，被广泛用于电子元器件的制备，目前市场上的三极管以Si基为主。砷化铟(InAs)和砷化镓(GaAs)等第二代半导体材料拥有较Si更优异的电子特性，如高频特性，高击穿电压等，但其制作的三极管放大倍数小，导热性差，并不适宜制作大功率器件。因此基于第三代半导体材料的三极管开发逐渐成为热门。

氧化锌(ZnO)作为典型的第三代半导体材料，制备工艺成熟，成膜性强且易于找到晶格匹配的衬底材料。这些特点可大大降低制备薄膜晶体管的成本，并有利于提高薄膜质量。另外，ZnO为n型宽禁带材料，可与许多P型薄膜接触形成异质结，利于载流子的运输并抑制空穴从基极到发射极的注入，提高发射效率，增加电流增益，以上优势使ZnO成为制作高性能三极管的潜力材料。但目前关于ZnO基三极管的报道极少，且止步于三极管的基础性能研究，而对其他功能毫无关注，这使得ZnO基三极管在未来智能电子市场中表现出较弱的竞争优势，因此急需开发一种基于ZnO异质结的薄膜晶体管，并积极开发其各项功能的应用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种柔性ZnO/NiO/ZnO多功能三极管及其制备方法。

本发明一种三极管为磁控溅射制备的ZnO/NiO/ZnO平面结构。设计思路以n型半导体ZnO作为集电极(C)和发射极(E)，以p型半导体NiO为基极(B)，在导电 PET柔性衬底上构筑该npn型薄膜三极管，其中双层ZnO层与中间NiO层构成2个pn 结区，结区载流子输运行为可被光照、应变等外场调控，从而实现光电探测、力电传感甚至纳米发电等功能。

本发明一种柔性ZnO/NiO/ZnO多功能三极管，该结构为从上到下依次为发射极、基极、集电极、柔性导电衬底；所述的柔性导电衬底为柔性衬底上设有导电层；所述的发射极材料为ZnO，所述的基极材料为NiO，所述的集电极 材料为ZnO，所述的发射极、基极、集电极的一侧对齐，所述的发射极和柔性衬底的导电层上设有电极。

作为优选，所述集电极为20mm×10mm×320nm大小的薄膜，采用导电PET为基底通过磁控溅射法进行制备。

作为优选，所述 基极为20mm×10mm×80nm大小的薄膜，在集电极上直接磁控溅射进行制备。

作为优选，所述发射极层为5mm×10mm×320nm大小的薄膜，在基极上直接磁控溅射进行制备。

作为优选，所述的导电层为ITO涂层。

作为优选，所述的柔性衬底为PET片。

作为优选，所述电极材料为银、铂或金。

柔性ZnO/NiO/ZnO多功能三极管的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：柔性衬底在丙酮、酒精、去离子水中各超声10分钟，然后用N₂吹干备用；