[发明专利]一种二维全无机钙钛矿晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以二维全无机钙钛矿材料为半导体层的钙钛矿晶体管，主要解决传统钙钛矿晶体管电荷迁移率低，稳定性差的问题。其自下而上包括衬底(1)、绝缘层(3)和半导体层(5)，绝缘层(3)中包裹有栅电极(2)，半导体层(5)中包裹有对称的源漏电极(4)。该半导体层采用二维全无机钙钛矿Cs₂PbX₄，X为I^‑以及Br^‑、Cl^‑、(I_nBr_1‑n)^‑、(Cl_nI_1‑n)^‑、(Cl_nBr_1‑n)^‑、(I_1‑n‑mBr_nCl_m)^‑中的任意一种离子。本发明去除了传统钙钛矿晶体管中的有机阳离子，提升了电荷寿命和电荷迁移率，提高了钙钛矿晶体管的电学性能和稳定性，可用于制作光电器件及相关光电集成电路。

技术领域

本发明属于微电子器件技术领域，更进一步涉及一种钙钛矿晶体管，可用于制作光电器

件及相关光电集成电路。

背景技术

钙钛矿晶体管是一种使用钙钛矿型材料作为半导体层的晶体管，钙钛矿型材料是一种具有ABX_nY_3-n型结构的材料，其中A是铯Cs、甲氨MA、甲醚FA这些阳离子中的任意一种，B是锡Sn、铅Pb这些阳离子中的任意一种，X、Y是氯Cl、溴Br、碘I这些阴离子中的任意一种。钙钛矿晶体管具有迁移率高，成本低，载流子寿命长以及匹配柔性集成电路工艺等优势。但是，传统的以三维有机无机杂化钙钛矿材料为半导体层的晶体管易遭受水、热、光和电场等因素影响造成器件不稳定。

杭州纤纳光电科技有限公司在其申请的专利文献“一种基于钙钛矿材料的晶体管的制备方法”(申请号：201610083289.7申请公开号：CN 105679966 A)中公开了一种溶液法制备基于钙钛矿材料的晶体管的方法。该方法使用了一种钙钛矿半导体层的新型合成技术，降低了CH₃NH₃PbX_3-nY_n晶体转化条件，减少了PbX₂杂质残留，提高了薄膜的平整度，从而提高钙钛矿半导体层薄膜的载流子寿命和载流子迁移率。但是，该方法仍然存在的不足之处是，该晶体管的半导体层采用传统的三维有机无机杂化钙钛矿材料，因而存在大量有机物CH₃NH₃⁺，容易受热分解，影响晶体管的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的缺点，提供一种以二维全无机钙钛矿材料作为半导体层的晶体管及其制备方法，以提高钙钛矿晶体管的电学性能与稳定性。

为实现上述目的，本发明以二维全无机钙钛矿材料为半导体层的钙钛矿晶体，自下而上包括衬底1、绝缘层3和半导体层5，绝缘层3中包裹有栅电极2，半导体层5中包裹有对称的源漏电极4，其特征在于，半导体层5采用二维全无机钙钛矿材料，以提升载流子迁移率和器件稳定性；

所述二维全无机钙钛矿材料，采用Cs₂PbX₄型钙钛矿的任意一种，其中，X为I^-以及Br^-、Cl^-、(I_nBr_1-n)^-、(Cl_nI_1-n)^-、(Cl_nBr_1-n)^-、(I_1-n-mBr_nCl_m)^-中的任意一种离子，m与n在0-1之间。