[发明专利]基于自燃烧法的双元高介电常数绝缘层的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于自燃烧法的双元高介电常数绝缘层的制备方法，包括：在衬底上旋涂双元高介电常数绝缘层前驱体源，前驱体源为硝酸盐或氯化盐与乙酰丙酮盐的2‑巯基乙醇、乙醇或水溶液；在空气中进行预退火处理，退火时间为10‑60min，退火温度为80‑300℃；进行后退火处理，在200℃‑300℃的空气中进行后退火处理或进行1‑60min的深紫外光处理或紫外臭氧处理，得到自燃烧双元高介电常数绝缘层。通过创新性的自燃烧法制备出的双元高介电常数绝缘层具有及其优良的电学性能以及较低的工艺成本。基于此高性能双元高介电常数绝缘层的金属氧化物薄膜晶体管具有优良的电学性能以及低至1V的工作电压，且制备温度极低。

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自燃烧法的双元高介电常数绝缘层的制备方法。

背景技术

近年来，金属氧化物半导体薄膜晶体管(MOTFT)因其在平板显示，柔性电子器件与电路，传感器等方面的应用潜力受到了广泛的关注与研究。

目前，传统金属氧化物半导体薄膜晶体管常常使用热氧化生长的二氧化硅作为栅极绝缘层材料，导致了较高的工作电压(20V)以及制备温度，不仅使得基于此制备的器件与电路有着较高的功耗以及工作电压要求，且制备成本较高并无法应用于一些柔性衬底上，极大地限制了金属氧化物半导体薄膜晶体管的引用领域。

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自燃烧法的双元高介电常数绝缘层的制备方法以及基于此绝缘层材料的金属氧化物薄膜晶体管，通过创新性的自燃烧法制备出的双元高介电常数绝缘层具有及其优良的电学性能以及较低的工艺成本。基于此高性能双元高介电常数绝缘层的金属氧化物薄膜晶体管具有优良的电学性能以及低至1V的工作电压，且制备温度极低，可以引用于例如PET(聚对苯二甲酸类塑料)薄膜，Pi(聚酰亚胺)薄膜，等柔性衬底上。

本发明的技术方案是：

一种基于自燃烧法的双元高介电常数绝缘层的制备方法，包括以下步骤：

S01：以1000-6000RPM的转速在衬底上旋涂双元高介电常数绝缘层前驱体源，所述双元高介电常数绝缘层前驱体源为硝酸盐或氯化盐与乙酰丙酮盐的2-巯基乙醇、乙醇或水溶液；

S02：在空气中进行预退火处理，退火时间为10-60min，退火温度为80-300℃；

S03：进行后退火处理，在200℃-300℃的空气中进行后退火处理或进行1-60min的深紫外光处理或紫外臭氧处理，得到自燃烧双元高介电常数绝缘层。

优选的技术方案中，所述步骤S01中还包括双元高介电常数绝缘层前驱体源的制备步骤，包括，将硝酸盐或氯化盐和乙酰丙酮盐溶于去离子水，乙醇或2-巯基乙醇溶液中，硝酸盐或氯化盐和乙酰丙酮盐的摩尔比为0.01～10：1；

进行0.1-24小时的磁力搅拌或超声搅拌，过滤得到双元高介电常数绝缘层前驱体溶液。

优选的技术方案中，所述步骤S01之前还包括衬底的清洗处理以及表面处理：先用丙酮超声清洗衬底1-30min，再用乙醇超声清洗衬底1-30min，最后去离子水冲洗，氮气吹干后将衬底进行10-60明的表面清水处理，处理方式为深紫外光、紫外臭氧、氧等离子或空气等离子表面清水处理中的一种。

优选的技术方案中，所述硝酸盐为硝酸铝、硝酸镓、硝酸钇、硝酸钕、硝酸镧、硝酸钪，硝酸锆、硝酸氧锆中的一种，所述硝酸盐摩尔浓度为0.01-3mol/L；所述氯化盐为氯化铝、氯化镓、氯化钇、氯化钕、氯化镧、氯化钪、氯化锆、氯氧化锆中的一种，所述氯化盐摩尔浓度为0.01-3mol/L。

优选的技术方案中，所述乙酰丙酮盐为乙酰丙酮铝、乙酰丙酮镓、乙酰丙酮钇、乙酰丙酮钕、乙酰丙酮镧、乙酰丙酮钪、乙酰丙酮锆的一种，所述乙酰丙酮盐摩尔浓度为0.01-3mol/L。