[发明专利]一种基于铁电栅介质和CdSe纳米线的光电晶体管

摘要

本发明属于微纳光电探测器领域，具体涉及一种基于PZT铁电薄膜栅介质的CdSe纳米线光电晶体管及其制备方法。该器件为背栅结构，主要包括源极、漏极、沟道、栅极、栅介质和衬底。其中，沟道材料为In掺杂的CdSe纳米线，栅极为金属或SrRuO₃，栅介质为PZT铁电薄膜，衬底为SiO₂/Si或SrTiO₃基片。相比之前CdSe纳米线光电晶体管，本发明具有如下优点：1)PZT铁电薄膜的介电常数远高于SiO₂、HfO₂和Al₂O₃等传统栅介质，提高了栅极对沟道载流子调控能力；2)PZT铁电薄膜可利用剩余极化场强来调控沟道载流子，降低器件功耗；3)PZT铁电薄膜相比有机铁电材料P(VDF‑TrFE)，具有高剩余极化、低矫顽场强、性质稳定且与微电子工艺兼容等优点。

主权项

1.一种基于PZT铁电薄膜栅介质的CdSe纳米线光电晶体管，主要包括源极、漏极、沟道、栅极、栅介质和衬底，其特征在于以下制备步骤：a)通过薄膜沉积工艺在衬底上制备一定厚度的导电层，作为栅极；所述薄膜沉积工艺为磁控溅射、脉冲激光沉积、热蒸发或电子束蒸发，所述衬底为SiO₂/Si或SrTiO₃基片，所述导电层为Ti/Pt或SrRuO₃；b)通过薄膜沉积工艺在栅极上制备一定厚度的PZT铁电薄膜，作为栅介质；所述薄膜沉积工艺为磁控溅射、脉冲激光沉积、溶胶凝胶法或金属有机物化学气相沉积；c)通过化学气相沉积工艺制备CdSe纳米线；利用扫描电子显微镜和光致荧光谱仪对生长的CdSe纳米线进行表征；d)将制备好的CdSe纳米线置于无水乙醇中，轻微超声震荡使其均匀分散；用吸管将含有CdSe纳米线的无水乙醇溶液滴少许到PZT铁电薄膜上，将其置于烘箱中100℃烘烤15min；e)通过紫外光刻或电子束曝光、显影、金属化和剥离工艺在CdSe纳米线两端制备出In/Au电极，作为源极和漏极， 所述金属化工艺为磁控溅射、热蒸发或电子束蒸发，所述In/Au电极厚度为50nm/100nm，所述源极和漏极间距为0.5‑10μm。