[发明专利]一种基于透明薄膜晶体管的光电探测器阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种基于透明薄膜晶体管的光电探测器阵列的制备方法，其步骤如下：

A、制备透明薄膜晶体管阵列

1)首先在玻璃基板上旋涂负性光刻胶，通过光刻掩膜版曝光，栅电极区域被掩膜版挡住未被光照，其余区域被光照，再通过显影液显影，未被光照的光刻胶被显影液显影去除形成栅电极光刻胶图案；然后通过磁控溅射的方法在玻璃基板和光刻胶图案上沉积ITO薄膜，最后放入丙酮中，在光刻胶上的ITO薄膜随着光刻胶溶解在丙酮中被剥离，留下ITO材料的图案化的栅电极，从而形成栅电极；

2)通过等离子体增强化学气相沉积的方法在ITO栅电极上制备100～120nm厚的SiO₂膜作为栅介质层；

3)使用陶瓷靶通过直流溅射的方法在步骤2)得到的栅介质层上沉积a-IGZO薄膜，然后旋涂负性光刻胶，经过掩膜版曝光，所需沟道区域IGZO上的光刻胶被保留，后经过湿法刻蚀，刻蚀掉其余区域的IGZO；沟道区由于被光刻胶保护，未被刻蚀，形成沟道区光刻胶图案，之后用丙酮洗去IGZO沟道区上部的光刻胶，形成有源沟道层，有源沟道层位于栅电极的正上方；

4)在步骤3)得到的有源沟道层以及玻璃基板上旋涂负性光刻胶，通过光刻掩膜版曝光，源端漏端电极区域被掩膜版挡住未被光照，其余区域被光照，再通过显影液显影，未被光照的光刻胶被显影液显影去除形成源端漏端电极光刻胶图案以及与漏端电极相连的光电探测器阴极图案，然后通过磁控溅射的方法光刻胶图案上沉积ITO薄膜，最后放入丙酮中，在光刻胶上的ITO薄膜随着光刻胶溶解在丙酮中被剥离，留下ITO材料的图案化的源端漏端电极以及光电探测器的阴极，从而形成源端和漏端电极以及与漏端电极相连的光电探测器阴极；

5)通过等离子体增强化学气相沉积的方法在器件上制备180～220nm厚的SiO₂膜作为钝化层，包裹并保护器；

6)通过反应离子体刻蚀工艺，对步骤5)的钝化层进行刻蚀，露出栅电极和源端漏端电极以及与漏端电极相连的光电探测器阴极；

7)将步骤6)得到的器件置于退火炉中进行热退火处理，对晶格缺陷、氧空位缺陷进行修复以及提升稳定性，从而制备得到透明薄膜晶体管阵列；

B、制备基于透明薄膜晶体管的光电探测器阵列

1)将步骤A制备的薄膜晶体管阵列依次用丙酮、乙醇、去离子水分别超声清洗15～30分钟，烘干后作为底板待用；

2)室温下，将二水乙酸锌溶于二甲氧基乙醇溶液中，浓度为80～120mg/mL，再向二水乙酸锌溶液中滴入与二水乙酸锌相同摩尔数的乙醇胺，在室温中磁力搅拌6～12小时使其充分溶解，制得ZnO溶液；室温下，称取质量比1：1.5的PTB7-TH和FOIC，将其混合溶解于氯仿中，两种材料质量和的浓度为10～15mg/mL，磁力搅拌6～8小时使其充分溶解，制得PTB7-TH:FOIC有源层前驱体溶液；

3)将步骤1)中清洗干净的薄膜晶体管阵列底板放入紫外清洗机中紫外照射10～20分钟以降低电极功函数，提高下一步旋涂材料的成膜性和吸附性；

4)将步骤2)制备的ZnO溶液旋涂到步骤3)紫外照射后的与漏端电极相连的光电探测器阴极上，之后在160～200℃条件下退火30～60min，获得ZnO电子传输层；将步骤2)制备的PTB7-TH:FOIC有源层前驱体溶液旋涂到ZnO电子传输层上，获得PTB7-TH:FOIC有源层；

5)在步骤4)得到的PTB7-TH:FOIC有源层上覆盖阵列掩模版，真空蒸镀MoO₃层，真空蒸镀的温度为530～570℃；

6)最后在MoO₃空穴传输层上真空蒸镀Ag层作为光电探测器阵列顶电极，取下掩模版，从而制备得到基于透明薄膜晶体管的光电探测器阵列。

2.如权利要求1所述的一种基于透明薄膜晶体管的光电探测器阵列的制备方法，其特征在于：步骤A中，ITO薄膜的厚度为70～90nm，栅介质层的厚度为100～120nm，钝化层的厚度为180～220nm。

3.如权利要求1所述的一种基于透明薄膜晶体管的光电探测器阵列的制备方法，其特征在于：步骤A中，退火温度为200～400℃，退火时间为60～120分钟。