[发明专利]一种金属掺杂氧化锌纳米纤维场效应晶体管的制备方法

摘要

本发明属于电子器件的制备工艺领域，涉及一种金属掺杂氧化锌纳米纤维场效应晶体管的制备方法，在纺丝过程中通过简单金属元素掺杂来提高饱和电流、开关比和载流子迁移率，该掺杂方法可以使器件的阈值电压大幅度左移，进而降低功耗，提高器件的性能；其具体工艺步骤包括制备前驱体溶液、掺杂金属元素、静电纺丝和器件组装；其制备工艺成熟简单、高效、低成本、能够实现大规模制备，所制备的金属掺杂氧化锌纳米纤维场效应晶体管在光电器件、显示器、探测器、传感器等领域有着广阔的应用前景，具有实现大规模工业化生产的潜力。

主权项

一种金属掺杂氧化锌纳米纤维场效应晶体管的制备方法，其特征在于具体工艺步骤包括：(1)制备前驱体溶液在玻璃瓶中先加入0.8‑1.6g乙酸锌(二水)，然后再加入20‑40g N，N‑二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂，在15‑30℃温度下进行磁力搅拌1.5‑3小时，得到稳定均一的透明溶液；然后再加入5‑10g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，在15‑30℃温度下进行磁力搅拌4‑6小时后得到纯Zn源的静电纺丝前驱体溶液；(2)掺杂金属元素将金属元素Al、Sn、Ga、Sc、Y、La、Fe、Mn、Cr中的一种或几种对应的氯化盐或硝酸盐0.04‑0.64g溶于步骤(1)中配制的含纯Zn源的静电纺丝前驱体溶液中，得到金属元素掺杂重量百分比为5‑40％的掺杂静电纺丝前驱体溶液；(3)静电纺丝将步骤(2)制备的掺杂静电纺丝前驱体溶液纺在基底为表面附有厚度为150‑300nm SiO2介电层的硅片或ITO玻璃上，得到金属掺杂ZnO纳米纤维；另外，将接收基板改为滚筒，并通过调节滚筒转速，最终能得到有序排列的金属掺杂ZnO纳米纤维；纺丝条件设置为注射器针头与接收基板间电压10‑20kV，相对湿度20‑50％，注射器针头到接收基板间的距离10‑20cm，溶液推进速度0.5‑1ml/h；(4)器件组装：将步骤(3)得到的金属掺杂ZnO纳米纤维放入加热台烤胶10‑30min，然后将烤胶过的金属掺杂ZnO纳米纤维放置在UV灯下光照20‑60min，将纳米纤维固化并与附有SiO2介电层的硅片或ITO玻璃紧密接触；然后将UV灯照射过的金属掺杂ZnO纳米纤维放入马弗炉中，在400‑500℃温度下退火1‑3h，自然冷却至室温后取出；再用热蒸发镀膜机在纳米纤维层上蒸镀一对厚度为50‑200nm Al薄膜作为源、漏电极，然后在200‑300℃氮气气氛中退火30‑60min，即得金属掺杂氧化锌纳米纤维场效应晶体管。