[发明专利]一种增强N型半导体稳定性的方法

说明书

本发明公开了抗坏血酸在增强N型半导体稳定性中的应用及一种增强N型半导体稳定性的方法，属于半导体材料技术领域。所述方法为在N型半导体器件表面构筑抗坏血酸薄膜，所述抗坏血酸薄膜的制备方法为：将抗坏血酸溶液通过悬涂法、提拉法或滴注法均匀涂布在所述N型半导体器件表面，自然固化或者真空退火固化。所述抗坏血酸溶液中还加入聚氨酯溶液。该方法采用氧消除的策略，抗坏血酸可以清除已加入N型半导体中的氧，消除禁带中的相关陷阱状态，防止N型半导体的进一步降解。利用本发明的方法所制备的N型半导体器件的迁移率等电学性能提升，操作稳定性和长时间存储稳定性均得到提高。

技术领域

本发明属于半导体材料技术领域，具体涉及一种增强N型半导体稳定性的方法。

背景技术

半导体材料因其结构多样、柔性、可大面积加工等优势，已经得到广泛的研究，可被应用于柔性显示、集成电路、电子皮肤等领域。相对于P型半导体，稳定性是N型半导体面临的主要问题，严重阻碍了互补电路和异质结集成的发展。众所周知，空气中的水、氧是造成N型半导体器件不稳定性的关键因素。虽然合成的N型半导体材料通常具有较低的最低未占据分子轨道能级(LUMO能级)，较高的电子亲和能力，因此具备一定的抗氧化能力，但是在操作过程中产生的有机自由基阴离子在热力学上仍然不稳定，容易与水、氧及相关物种发生反应，从而引起强烈的电子俘获，甚至器件的退化。

目前已经报道的增强N型半导体稳定性方法主要是通过分子设计或封装策略，但这些方案都存在一些问题。例如，设计空气稳定型N型半导体时，通常的规则是引入特定的吸电子基团来降低LUMO能级。考虑到水和氧的还原电位，理论上LUMO必须达到至少-4.0eV才能阻止有机自由基阴离子的电子转移，这显然是一个巨大的挑战，并严重限制了N型半导体的实际使用种类范围。另一个常见的策略是封装。然而，即使不考虑制造工艺和相关成本的增加，器件的封装也不利于N型半导体在透明显示器、光电探测器和化学传感器等方面的应用。除此之外，目前并没有完美的封装层可以100％完全有效地阻隔水和氧的入侵。因此，以上的方案虽然已经使N型半导体器件得到很大的进展，但仍然急需一种全新的方案来有效地提升N型半导体材料的操作以及环境稳定性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供抗坏血酸在增强N型半导体稳定性中的应用及一种增强N型半导体稳定性的方法，该方法采用氧消除的策略，抗坏血酸不仅可以清除已加入N型半导体中的氧，消除禁带中的相关陷阱状态，并且防止N型半导体的进一步降解。此外，该策略可以抑制光漂白，显著提高N型半导体的光化学稳定性，进而实现N型半导体薄膜器件在环境条件下的长时间寿命。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

本发明的技术方案之一，抗坏血酸在增强N型半导体稳定性中的应用。

本发明的技术方案之二，一种增强N型半导体稳定性的方法，在N型半导体器件表面构筑抗坏血酸薄膜。

进一步地，所述抗坏血酸薄膜的制备方法为：将抗坏血酸溶液通过悬涂法、提拉法或滴注法均匀涂布在所述N型半导体器件表面，自然固化或者真空退火固化，所述抗坏血酸薄膜的厚度为2nm～1μm。

进一步地，所述真空退火固化的温度为60℃，时间为1min～1h。

进一步地，所述抗坏血酸溶液中抗坏血酸的浓度为1×10^-3mol/ml～10mol/ml，所述抗坏血酸溶液中的溶剂为乙醇或水。

进一步地，所述抗坏血酸溶液中还加入聚氨酯，按质量比计，聚氨酯：抗坏血酸＝1：10～1000。

改变抗坏血酸的浓度或改变聚氨酯的加入量时，只要不会改变半导体薄膜的结构，就不会影响N型半导体器件的稳定性。