[发明专利]基于飞秒激光的光电晶体管制备方法及晶体管阵列

权利要求书

1.一种基于飞秒激光的光电晶体管制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10，提供一顶面具有二氧化硅层的硅基层；

S20，在所述二氧化硅层的上表面形成三层薄膜结构，所述三层薄膜结构包括处于中间层的光敏材料层以及分别处于所述光敏材料层的上下两侧的透明半导体薄膜层；

S30，基于飞秒激光加工工艺依据预设图案信息，沿垂直于所述三层薄膜结构的表面方向从所述三层薄膜结构的上方进行刻蚀加工形成由多个叠层无结光电晶体管组成的晶体管阵列，相邻的两个所述叠层无结光电晶体管经由飞秒激光刻蚀形成的贯穿所述三层薄膜结构的沟槽分隔开来。

2.根据权利要求1所述的基于飞秒激光技术的叠层无结光电晶体管制备方法，其特征在于，

所述步骤S10具体包括：依次采用丙酮、酒精和去离子水超声清洗硅片衬底，进行干燥处理后得到所述硅基层。

3.根据权利要求1所述的基于飞秒激光的光电晶体管制备方法，其特征在于，

所述步骤S20具体包括：

S21，在所述二氧化硅层上表面通过溅射沉积重掺杂半导体材料形成厚度为5-20纳米的处于所述透明半导体薄膜层的下部的所述透明半导体薄膜层；

S22，在所述透明半导体薄膜层的上表面通过旋涂光敏材料形成厚度为5-10纳米的所述光敏材料层；

S23，在所述光敏材料层的上表面通过溅射沉积重掺杂半导体形成厚度为5-20纳米的处于所述透明半导体薄膜层的上部的所述透明半导体薄膜层。

4.根据权利要求3所述的基于飞秒激光的光电晶体管制备方法，其特征在于，

所述透明半导体薄膜层包括锡铟氧化物导电半导体薄膜层、铟锌氧化物导电半导体薄膜、铝锌氧化物导电半导体薄膜中的至少一种。

5.根据权利要求3所述的基于飞秒激光的光电晶体管制备方法，其特征在于，

所述光敏材料采用光敏量子点或纳米金属颗粒。

6.根据权利要求1至5任一项所述的基于飞秒激光的光电晶体管制备方法，其特征在于，

多个所述叠层无结光电晶体管呈阵列排布，沿横向排布的至少两个所述叠层无结光电晶体管形成晶体管行，沿纵向排布的至少两个所述叠层无结光电晶体管形成晶体管列，

还包括步骤S40，在所述晶体管行的表面设置第一固态栅介质层，其中，所述第一固态栅介质层覆盖在所述三层薄膜结构的顶面以及所述沟槽的槽侧壁面和槽底面上，以在每一个所述叠层无结光电晶体管的顶面形成有源极和漏极，所述源极和所述漏极相对地处于所述第一固态栅介质层的两侧，和/或

在所述晶体管列的表面设置第二固态栅介质层，其中，所述第二固态栅介质层覆盖在所述三层薄膜结构的顶面以及所述沟槽的槽侧壁面和槽底面上，以在每一个所述叠层无结光电晶体管的顶面形成有源极和漏极，所述源极和所述漏极相对地处于所述第二固态栅介质层的两侧。

7.根据权利要求6所述的基于飞秒激光技术的叠层无结光电晶体管制备方法，其特征在于，

步骤S40具体包括：

在所述三层薄膜结构的表面以及所述沟槽内注入离子液，所述离子液用于形成所述第一固态栅介质层和/或所述第二固态栅介质层。

8.一种晶体管阵列，其特征在于，采用如权利要求1至5任一项所述的基于飞秒激光的光电晶体管制备方法制备，

包括至少一个晶体管行，每一个所述晶体管行包括至少两个沿横向间隔排布的叠层无结光电晶体管，相邻的两个所述叠层无结光电晶体管通过飞秒激光刻蚀形成的沟槽分隔开来，

每个所述叠层无结光电晶体管包括顶部具有栅介质层的栅极层，所述栅介质层的上表面设置三层薄膜结构。

9.一种晶体管阵列，其特征在于，采用如权利要求6至7任一项所述的基于飞秒激光的光电晶体管制备方法制备，

包括至少一个晶体管行，每一个所述晶体管行包括多个沿横向间隔排布的叠层无结光电晶体管，相邻的两个所述叠层无结光电晶体管通过飞秒激光刻蚀形成的沟槽分隔开来，

每个所述叠层无结光电晶体管包括顶面具有二氧化硅层的硅基层，所述硅基层的上表面设置三层薄膜结构，所述三层薄膜结构的顶面设有固态栅介质层，所述沟槽内设有所述固态栅介质层，相邻的两个所述叠层无结光电晶体管通过所述固态栅介质层连接。