[发明专利]基于氧化锆和氧化镧的透明薄膜晶体管器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于氧化锆和氧化镧的透明薄膜晶体管器件，包括从下到上依次设置的导电玻璃衬底、介电层、半导体层、上金属电极，所述上金属电极包括源电极和漏电极，所述介电层材料为氧化锆和氧化镧的混合氧化物。采用溶液法制备TFT的绝缘层和半导体层，实现低成本大面积的TFT制备，设备和原料投资较少；在工艺上与传统工艺兼容，能有效控制了制备成本。

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管技术领域，具体地涉及一种基于氧化锆和氧化镧的透明薄膜晶体管器件及其制备方法。

背景技术

薄膜晶体管（TFT）在显示器领域有着广阔的前景，薄膜晶体管技术由原来的a-Si(非晶硅)薄膜晶体管发展到现在的LTPS(多晶硅)薄膜晶体管、MILC薄膜晶体管、Oxide薄膜晶体管等。而发光技术也由原来的LCD、PDP发展为现在的OLED(有机发光显示器)。

传统的制备薄膜晶体管的方法有很多，例如原子层沉积，磁控溅射，物理气相沉积，化学气相沉积等等。

例如中国专利文献CN 105609564 A公开了一种薄膜晶体管制造方法，S1，在衬底上形成栅电极层；S2，在栅电极层上形成栅极绝缘层，并在栅极绝缘层上沉积半导体层；S3，形成半导体层，并对半导体层上对应溅射靶材空隙的区域进行氧化处理，以减少对应溅射靶材空隙的区域上的氧空位，然后在半导体层上形成沟道区、源区和漏区；S4，在半导体层的两端沉积源漏金属，并通过光刻形成源电极和漏电极；S5，在源漏金属上沉积钝化层，并在钝化层上形成源电极接触孔和/或漏电极接触。然而这些传统方法都要使用真空设备，成本高昂且很难大面积生产。

TFT器件的难点在于如何使得电极材料在具有高透明性的同时具有高导电性。然而现有的制备方法大都制备成本高昂，无法大规模生产，要么TFT器件的性能无法得到保证。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明的目的是提出了一种基于氧化锆和氧化镧的透明薄膜晶体管器件及其制备方法，采用溶液法制备绝缘层和半导体层，可低成本，大面积生产TFT，实现大规模工业应用，同时抑制了介电层薄膜的结晶，降低其对水和二氧化碳的吸收作用，从而提高TFT器件的性能。工艺上与柔性设备制备工艺兼容，应用前景广阔。

本发明的技术方案是：

一种基于氧化锆和氧化镧的透明薄膜晶体管器件，包括从下到上依次设置的导电玻璃衬底、介电层、半导体层、上金属电极，所述上金属电极包括源电极和漏电极，所述介电层材料为氧化锆和氧化镧的混合氧化物。

优选的技术方案中，所述导电玻璃衬底的导电材料为铟锡氧或氟锡氧。

优选的技术方案中，所述上金属电极为铟锡氧或氟锡氧。

本发明还公开了一种基于氧化锆和氧化镧的透明薄膜晶体管器件的制备方法，包括以下步骤：

S01：将0.5-2.5 mol/L前驱体溶液旋涂在导电玻璃衬底上，所述前驱体溶液为金属锆的硝酸盐或氯盐中掺杂金属镧的硝酸盐或氯盐，旋涂速度为3000-5500转/秒，旋涂时间为20-60s；

S02：将旋涂好前驱体溶液的导电玻璃衬底置于热板上退火形成介电层，退火温度为150-300℃，退火时间为40-80分钟；

S03：制备半导体层；

S04：沉积上金属电极。

优选的技术方案中，所述步骤S01之前还包括清洗导电玻璃衬底，包括：

将导电玻璃衬底完全浸入肥皂水中超声清洗15-30分钟，然后将导电玻璃衬底完全浸入丙醇中超声清洗15-30分钟，最后将导电玻璃衬底完全浸入异丙醇中超声清洗15-30分钟，用去离子水冲洗导电玻璃衬底去除残留的杂质并用氮气吹干；

用空气等离子体对导电玻璃衬底进行15-45分钟表面处理。