一种有机半导体纳米线阵列导电沟道薄膜晶体管制备方法_3

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,下面结合具体实施例进行具体说明。
[0034]实施例1
步骤S1:取IcmX Icm大小、氧化层厚度为30nm的娃/ 二氧化娃衬底,图1为娃/ 二氧化娃衬底结构不意图,其中I为衬底娃,2为娃表面二氧化娃膜。将该娃/ 二氧化娃衬底在浓硫酸/少量双氧水溶液中高温清洗30min,并采用旋涂工艺将在硅/ 二氧化硅衬底表面涂覆一层光刻胶,利用电子束刻蚀光刻技术刻蚀出条形光刻胶阵列,图2为制备牺牲层ZnO条形阵列的硅/ 二氧化硅衬底结构示意图,图3为制备牺牲层ZnO条形阵列的硅/ 二氧化硅衬底结构俯视图,其中I为衬底硅,2位硅表面二氧化硅膜,3为ZnO层;并通过磁控溅射技术在样片上生长一层20nm-500nm ZnO,随后将生长了 ZnO样片用lift-off工艺制得有牺牲层ZnO条形阵列的硅/ 二氧化硅样片,图形化后相邻条形ZnO间隙宽度为I μ m,ZnO条形阵列区域长度100 μ m,ZnO条形阵列区域宽度5 μ m。
[0035]步骤S2:采用旋涂工艺在具有牺牲层ZnO条形阵列的硅/ 二氧化硅样片上涂覆一层厚光刻胶,利用光刻技术刻蚀出含有孔洞阵列的厚光刻胶层,所形成厚光刻胶层厚度为I μ m,厚光刻胶覆盖沟道区域长度为I μ m,厚光刻胶覆盖沟道区域宽度为5 μ m。图4为制备含沟道区域厚光刻胶层的硅/ 二氧化硅衬底结构示意图,图5为制备含沟道区域厚光刻胶层的硅/ 二氧化硅衬底结构俯视图,其中I为衬底硅,2为硅表面二氧化硅膜,3为ZnO层,
4为厚光刻胶;最后,用4mol/L的盐酸溶液腐蚀去除掉样片上的ZnO条状阵列,在样片上将会形成含纳米线状孔道阵列光刻胶,图6为制备含纳米线状孔道光刻胶的硅/ 二氧化硅衬底结构示意图,图7为制备含纳米线状孔道光刻胶的硅/ 二氧化硅衬底结构俯视图,其中I为衬底硅,2为硅表面二氧化硅膜,4为厚光刻胶,5为纳米线状孔道阵列。
[0036]步骤S3:先将有机半导体前驱溶液如并五苯或PED0T/PSS的氯苯溶液滴在含有纳米线状孔洞阵列厚光刻胶的硅/ 二氧化硅样片上,利用毛细渗透工艺技术使溶液渗入到厚光刻胶孔洞阵列中,再采用100rpm转速将有机半导体旋涂到涂覆了有机半导体阵列的硅/ 二氧化硅衬底样片上,并在80°C温度条件下热处理0.5 h,即在样片上形成一层含有有机纳米线状阵列的有机半导体层,图8为制备有含有机纳米线阵列的有机半导体层的硅/ 二氧化硅衬底结构示意图,图9为制备含有机纳米线阵列的有机半导体层的硅/ 二氧化硅衬底结构俯视图,其中I为衬底硅,2为硅表面二氧化硅膜,4为厚光刻胶层,6为有机半导体纳米线阵列,7为涂覆的有机半导体层。
[0037]步骤S4:在制备了含有机纳米线的有机半导体层的硅/ 二氧化硅衬底样片上采用图形化掩膜覆盖蒸镀工艺形成Cr/Au复合金属电极,分别作为有机半导体纳米线阵列导电沟道薄膜晶体管的源极、漏极和栅极;其中源极、漏极和栅极面积为200 μ mX 300 μ m,源极与漏极间距为10 μπι ;图10为制备了含有机纳米线的有机半导体层并镀电极后的硅/ 二氧化硅衬底结构示意图,其中I为衬底硅,2为硅表面二氧化硅膜,4为厚光刻胶层,6为有机半导体纳米线阵列,7为涂覆的有机半导体层,8为源电极,9为漏电极,10为栅电极。
[0038]实施例2
步骤S1:取IcmX Icm大小、氧化层厚度为150nm的娃/ 二氧化娃衬底,图1为娃/ 二氧化硅衬底结构示意图,其中I为衬底硅,2为硅表面二氧化硅膜。将该硅/ 二氧化硅衬底在浓硫酸/少量双氧水溶液中高温清洗30min,并采用旋涂工艺将在硅/ 二氧化硅衬底表面涂覆一层光刻胶,利用电子束刻蚀光刻技术刻蚀出条形光刻胶阵列,图2为制备牺牲层ZnO条形阵列的硅/ 二氧化硅衬底结构示意图,图3为制备牺牲层ZnO条形阵列的硅/ 二氧化硅衬底结构俯视图,其中I为衬底硅,2位硅表面二氧化硅膜,3为ZnO层;并通过磁控溅射技术在样片上生长一层300nm ZnO,随后将生长了 ZnO样片用lift-off工艺制得有牺牲层ZnO条形阵列的硅/ 二氧化硅样片,图形化后相邻条形ZnO间隙宽度为1.5 μπι,ZnO条形阵列区域长度100 μ m,ZnO条形阵列区域宽度30 μ m。
[0039]步骤S2:采用旋涂工艺在具有牺牲层ZnO条形阵列的硅/ 二氧化硅样片上涂覆一层厚光刻胶,利用光刻技术刻蚀出含有孔洞阵列的厚光刻胶层,所形成厚光刻胶层厚度为
5μ m,厚光刻胶覆盖沟道区域长度为10 μ m,厚光刻胶覆盖沟道区域宽度为30 μ m。图4为制备含沟道区域厚光刻胶层的硅/ 二氧化硅衬底结构示意图,图5为制备含沟道区域厚光刻胶层的硅/ 二氧化硅衬底结构俯视图,其中I为衬底硅,2为硅表面二氧化硅膜,3为ZnO层,4为厚光刻胶;最后,用5mol/L的盐酸溶液腐蚀去除掉样片上的ZnO条状阵列,在样片上将会形成含纳米线状孔道阵列光刻胶,图6为制备含纳米线状孔道光刻胶的硅/ 二氧化硅衬底结构示意图,图7为制备含纳米线状孔道光刻胶的硅/ 二氧化硅衬底结构俯视图,其中I为衬底硅,2为硅表面二氧化硅膜,4为厚光刻胶,5为纳米线状孔道阵列。
[0040]步骤S3:先将有机半导体前驱溶液如并五苯或PED0T/PSS的氯苯溶液滴在含有纳米线状孔洞阵列厚光刻胶的硅/ 二氧化硅样片上,利用毛细渗透工艺技术使溶液渗入到厚光刻胶孔洞阵列中,再采用2000rpm转速将有机半导体旋涂到涂覆了有机半导体阵列的硅/ 二氧化硅衬底样片上,并在100°c温度条件下热处理2.0h,即在样片上形成一层含有有机纳米线状阵列的有机半导体层,图8为制备有含有机纳米线阵列的有机半导体层的硅/ 二氧化硅衬底结构示意图,图9为制备含有机纳米线阵列的有机半导体层的硅/ 二氧化硅衬底结构俯视图,其中I为衬底硅,2为硅表面二氧化硅膜,4为厚光刻胶层,6为有机半导体纳米线阵列,7为涂覆的有机半导体层。
[0041]步骤S4:在制备了含有机纳米线的有机半导体层的硅/ 二氧化硅衬底样片上采用图形化掩膜覆盖蒸镀工艺形成Cr/Au复合金属电极,分别作为有机半导体纳米线阵列导电沟道薄膜晶体管的源极、漏极和栅极;其中源极、漏极和栅极面积为200 μ mX 300 μ m,源极与漏极间距为30 μπι;图10为制备了含有机纳米线的有机半导体层并镀电极后的硅/ 二氧化硅衬底结构示意图,其中I为衬底硅,2为硅表面二氧化硅膜,4为厚光刻胶层,6为有机半导体纳米线阵列,7为涂覆的有机半导体层,8为源电极,9为漏电极,10为栅电极。
[0042]实施例3
步骤S1:取IcmX Icm大小、氧化层厚度为300nm的娃/ 二氧化娃衬底,图1为娃/ 二氧化硅衬底结构示意图,其中I为衬底硅,2为硅表面二氧化硅膜。将该硅/ 二氧化硅衬底在浓硫酸/少量双氧水溶液中高温清洗30min,并采用旋涂工艺将在硅/ 二氧化硅衬底表面涂覆一层光刻胶,利用电子束刻蚀光刻技术刻蚀出条形光刻胶阵列,图2为制备牺牲层ZnO条形阵列的硅/ 二氧化硅衬底结构示意图,图3为制备牺牲层ZnO条形阵列的硅/ 二氧化硅衬底结构俯视图,其中I为衬底硅,2位硅表面二氧化硅膜,3为ZnO层;并通过磁控溅射技术在样片上生长一层500nm ZnO,随后将生长了 ZnO样片用lift-off工艺制得有牺牲层ZnO条形阵列的硅/ 二氧化硅样片,图
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