一种金属氧化物薄膜的制备方法与流程

文档序号:12788052阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于具体工艺步骤为:

(1)配制前驱体溶液:首先将金属盐加入N,N-二甲基甲酰胺中,配制浓度为0.01-0.5摩尔/升的前驱体溶液,在20-100℃下磁力搅拌1-24小时,得到纯净透明的粘性溶液;其中,金属盐为乙酰丙酮铝、氯化铟、醋酸锌和乙酰丙酮锆中任意一种或几种;

(2)加入聚乳酸:再将聚乳酸加入步骤(1)制得的粘性溶液中,聚乳酸与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:3-4,在20-100℃下持续磁力搅拌1-24小时,得到混合溶液;

(3)静电纺丝法制备纳米材料:接着将步骤(2)制得的混合溶液加入注射泵内,并以0.4-0.6毫升/小时的速度推进注射泵,注射泵的针头处连接15千伏直流高压电源,针头距离接收端5-20cm,纺丝时间为1-5分钟,在电场力、库仑力、表面张力等作用下,注射泵内溶液从针头喷出并剧烈抖动且直径迅速下降,最后被接收端接受,制得一维金属盐/聚合物复合纳米材料;

(4)应用纳米尺寸热物理效应:将步骤(3)制得的一维金属盐/聚合物复合纳米材料置于100-200℃的烤胶台上烘烤8-12分钟,在纳米尺寸热物理效应的作用下,一维金属盐/聚合物复合纳米材料融化为均匀连续的薄膜;然后放置在高压汞灯下,汞灯波长范围为100-400纳米,功率为1-2千瓦,距离汞灯为5-20厘米,紫外光处理时间为20-40分钟,一维金属盐/聚合物复合纳米材料对350纳米以下的光具有较长吸收性;温度300-500℃,处理1-3小时,得到厚度为15-60纳米的金属氧化物薄膜。

2.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于采用该方法制备氧化铝高k介电薄膜的具体工艺步骤为:

(a)配制前驱体溶液:首先将金属盐加入N,N-二甲基甲酰胺中,配制浓度为0.01-0.5摩尔/升的前驱体溶液,在20-100℃下磁力搅拌1-24小时,得到纯净透明的粘性溶液;其中,金属盐为乙酰丙酮铝;

(b)加入聚乳酸:再将聚乳酸加入步骤(a)制得的粘性溶液中,聚乳酸与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:4,在20-100℃下持续磁力搅拌1-24小时,得到混合溶液;

(c)清洗衬底:然后选用单面抛光P型低阻硅作为衬底和栅电极,其中,低阻硅衬底的电阻率为0.0015Ω·cm,依次用氢氟酸、丙酮和无水乙醇超声波清洗低阻硅衬底各10分钟后,用去离子水冲洗3-5次,再用纯度为99.99%的氮气吹干;

(d)静电纺丝法制备纳米材料:接着将步骤(c)处理完毕的P型低阻硅衬底附在接收端,接收端距离针头5-20cm,针头处连接15千伏直流高压电源,并将步骤(b)制得的混合溶液加入注射泵内,并以0.4-0.6毫升/小时的速度推进注射泵,纺丝时间为1-5分钟,在电场力、库仑力、表面张力等作用下,注射泵内溶液从针头喷出并剧烈抖动且直径迅速下降,最后被接收端接受,制得一维氧化铝/聚合物复合纳米材料;

(e)应用纳米尺寸热物理效应:将步骤(d)制得的一维氧化铝/聚合物复合纳米材料置于100℃的烤胶台上烘烤8-12分钟,在纳米尺寸热物理效应的作用下,一维氧化铝/聚合物复合纳米材料融化为均匀连续的薄膜;然后放置在高压汞灯下,汞灯波长范围为100-400纳米,功率为1-2千瓦,距离汞灯为5-20厘米,紫外光处理时间为20-40分钟,一维氧化铝/聚合物复合纳米材料对350纳米以下的光具有较长吸收性;温度300-500℃,处理1-3小时,制得厚度为40-60纳米的氧化铝高k介电薄膜。

3.如权利要求2所述的金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于采用该方法制备的氧化铝高k介电薄膜能够用作薄膜晶体管的介电层。

4.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于采用该方法制备氧化铟、铟锌氧或铟锆锌氧半导体薄膜的具体工艺步骤为:

(1)配制前驱体溶液:首先将金属盐加入N,N-二甲基甲酰胺中,配制浓度为0.01-0.5摩尔/升的前驱体溶液,在磁力搅拌器中旋转1-24小时,得到纯净透明的粘性溶液;其中,金属盐为氯化铟、醋酸锌和乙酰丙酮锆中任意一种或几种;

(2)加入聚乳酸:再将聚乳酸加入步骤(1)配制的粘性溶液中,聚乳酸与N,N-二甲基甲酰胺质量比为1:3;在20-100℃下磁力搅拌器中旋转1-24小时,得到混合溶液;

(3)静电纺丝法制备纳米材料:接着将热氧化的二氧化硅或氧化铝高k介电薄膜附在接收端,接收端距离针头5-20cm,针头处连接15千伏直流高压电源;并将步骤(2)制得的混合溶液加入注射泵内,并以0.4-0.6毫升/小时的速度推进注射泵,纺丝时间为1-5分钟,在电场力、库仑力、表面张力等作用下,注射泵内溶液从针头喷出并剧烈抖动且直径显著下降,最后被接收端接受,制得一维氧化铟、铟锌氧或铟锆锌氧复合纳米材料;

(4)应用纳米尺寸热物理效应:最后将步骤(3)制得的复合纳米材料置于100-200℃的烤胶台上烘烤8-12分钟,在纳米尺寸热物理效应的作用下,复合纳米材料融化为均匀连续的薄膜;然后放置在高压汞灯下,汞灯波长范围为100-400纳米,功率为1-2千瓦,距离汞灯为5-20厘米,紫外光处理时间为20-40分钟;温度300-400℃,处理1-3小时,制得厚度为15-25纳米的氧化铟、铟锌氧或铟锆锌氧半导体薄膜。

5.如权利要求4所述的金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于采用该方法制得的氧化铟、铟锌氧或铟锆锌氧半导体薄膜能够用作薄膜晶体管的沟道层。

6.如权利要求1所述的金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于采用该方法制备薄膜晶体管的具体步骤为:

(1)采用该方法制备氧化铝高k介电薄膜,作为薄膜晶体管的介电层;

(2)采用该方法制备氧化铟、铟锌氧或铟锆锌氧半导体薄膜,作为薄膜晶体管的沟道层;

(3)利用离子束沉积源漏电极;

步骤1、预溅射靶材:将氧化铟、铟锌氧或铟锆锌氧半导体薄膜放入离子束室,达到高真空压力为3×10-4Pa后,通入流量为4SCCM的氩气,灯丝电流加至4A对灯丝预热5分钟,待预热完成后对Au、Ti或Al靶材预溅射8-12分钟,此时实验参流10mA、放电电压70V、工作气压4×10-2Pa;

步骤2、溅射Au、Ti或Al金属薄膜:将氧化铟、铟锌氧或铟锆锌氧半导体薄膜移至相应靶位,在保证预溅射实验条件的前提下沉积Au金属薄膜,时间为50-70分钟,制得源漏电极,电极厚度为50-200nm;制得基于氧化铝高k介电层的氧化铟、铟锌氧或铟锆锌氧沟道层的薄膜晶体管,完成薄膜晶体管的制备。

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