阵列基板、显示基板的制作方法、显示基板及显示面板与流程

本发明涉及平面显示技术领域，特别是涉及一种阵列基板、显示基板的制作方法、显示基板及显示面板。

背景技术：

液晶显示装置具有机身薄、省电、无辐射等众多优点而在光学、半导体、电机、化工、材料等各行业得到广泛应用。

金属与半导体接触时，若半导体一侧的掺杂浓度很高，则势垒区宽度将会变薄，载流子可以通过隧穿效应穿越势垒，产生相当大的隧穿电流，形成欧姆接触。液晶显示基板中半导体与金属电极间的欧姆接触电阻的大小能够影响半导体器件的性能。

目前常见的充当欧姆接触层的材料为n型掺杂硅，但是本申请的发明人在长期的研发过程中发现，n型掺杂硅的欧姆接触层具有漏电流大、开关比低等缺点，并不能够很好地导通半导体和金属电极。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种阵列基板、显示基板的制作方法、显示基板及显示面板，能够很好的导通半导体层与金属电极层，显著提高半导体器件的性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种阵列基板，所述阵列基板包括：玻璃基板；栅极电极层，形成在所述玻璃基板上；绝缘层，覆盖在所述玻璃基板和所述栅极电极层上；半导体层，覆盖在所述绝缘层上；n型掺杂石墨烯层，形成在所述半导体层上，其包括第一n型掺杂石墨烯层和第二n型掺杂石墨烯层，所述第一n型掺杂石墨烯层和第二n型掺杂石墨烯层间隔设置，且位于所述栅极电极层垂直上方的两端，所述第一n型掺杂石墨烯层和第二n型掺杂石墨烯层分别与所述栅极电极层部分重叠；源极和漏极电极层，形成在所述n型掺杂石墨烯层上。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种显示基板的制作方法，所述方法包括：在一衬底基板上依次形成第一电极层、绝缘层、半导体层；在所述半导体层上形成具有纳米级图案的n型掺杂石墨烯层。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种显示基板，所述显示基板是根据上述方法中的任一种制成的。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种显示面板，所述显示面板包括上述的显示基板。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明阵列基板中n型掺杂石墨烯层设置在半导体层以及源极和漏极电极层之间，由于其良好的导电性以及极高的电子迁移率，所形成的欧姆接触电阻小，且具有漏电流小、开关比高的优点，能够很好的导通半导体层与金属电极层，显著提高半导体器件的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本发明阵列基板一实施方式的结构示意图；

图2是本发明显示基板制作方法一实施方式的流程示意图；

图3至图4是本发明显示基板制作方法一实施方式的制程示意图；

图5是本发明氮掺杂石墨烯制备方法一实施方式的流程示意图；

图6是本发明具有纳米级图案的氮掺杂石墨烯层制作方法一实施方式的流程示意图；

图7至图11是本发明具有纳米级图案的氮掺杂石墨烯层制作方法一实施方式的制程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1是本发明阵列基板一实施方式的结构示意图，该阵列基板包括：玻璃基板101；栅极电极层102，形成在玻璃基板101上；绝缘层103，覆盖在玻璃基板101和栅极电极层102上；半导体层104，覆盖在绝缘层103上；n型掺杂石墨烯层105，形成在半导体层104上，其包括第一n型掺杂石墨烯层1051和第二n型掺杂石墨烯层1052，第一n型掺杂石墨烯层1051和第二n型掺杂石墨烯层1052间隔设置，且位于栅极电极层102垂直上方的两端，第一n型掺杂石墨烯层1051和第二n型掺杂石墨烯层1052分别与栅极电极层102部分重叠；源极和漏极电极层106，形成在n型掺杂石墨烯层105上。

其中，玻璃基板101可以为透明玻璃，在一些应用中，也可以采用二氧化硅基板，或者聚氯乙烯(polyvinylchloride，pv)、可熔性聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，pfa)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate，pet)基板等。

栅极电极层102具体可以为单金属层或复合金属层，如cr、mo、mo/al、moti、cu等。

绝缘层103具体可以为sinx，在一些应用场景中也可以为siox等，当然在其它应用场景中也可以由其它绝缘物质制作而成。

半导体层104具体可以为非晶硅材质，在一些应用场景中也可以为铟氧化物、锌氧化物、锡氧化物、镓氧化物等中的至少一种。

石墨烯是一种新型的纳米碳材料，具有极高的强度和热导率，以及良好的导电性和电子迁移率。但其零带隙的特点也给其在电子器件领域的应用带来了困难，如漏电流大、开关比低等。对石墨烯进行可控的掺杂和能带调控，如n型掺杂石墨烯，可以对本征石墨烯进行改性，使得掺杂后的石墨烯具有更加优良的性能，降低第一电极层与半导体层的接触电阻方面比本征石墨烯有更好的表现。具体地，n型掺杂石墨烯层105可通过氮掺杂或者磷掺杂来实现，具体可通过化学气相沉积法、溶液反应法中的至少一种制备。该n型掺杂石墨烯层105还可通过一定的处理技术进行图案化处理，使其具有特定的图案。如通过普通压印技术进行图案化，或者利用纳米压印技术获得纳米级图案等，此处不做限定。

源极和漏极电极层106，与n型掺杂石墨烯层105类似，也分为两部分间隔设置，且位于栅极电极层102垂直上方的两端，第一部分和第二部分分别与栅极电极层101部分重叠。

本发明阵列基板包括：玻璃基板101；栅极电极层102，形成在玻璃基板101上；绝缘层103，覆盖在玻璃基板101和栅极电极层102上；半导体层104，覆盖在绝缘层103上；n型掺杂石墨烯层105，形成在半导体层104上，其包括第一n型掺杂石墨烯层1051和第二n型掺杂石墨烯层1052，第一n型掺杂石墨烯层1051和第二n型掺杂石墨烯层1052间隔设置，且位于栅极电极层102垂直上方的两端，第一n型掺杂石墨烯层1051和第二n型掺杂石墨烯层1052分别与栅极电极层102部分重叠；源极和漏极电极层106，形成在n型掺杂石墨烯层105上。n型掺杂后的石墨烯更加优良的导电性以及极高的电子迁移率，所形成的欧姆接触电阻小、漏电流小、开关比高，能够很好地导通半导体层104与源极和漏极电极层106，显著提高半导体器件的性能。

请参阅图2至图4，本发明显示基板的制作方法一实施方式包括：

s101，在一衬底基板201上依次形成第一电极层202、绝缘层203、半导体层204；

其中，衬底基板201可以为透明材质，具体可以为隔水隔氧透明有机材质或玻璃。常见的有玻璃基板、二氧化硅基板，也有一些应用中可采用聚氯乙烯(polyvinylchloride，pv)、可熔性聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，pfa)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate，pet)基板等。

第一电极层202具体可在衬底基板201上通过金属溅射沉积法形成一金属层，再进行光刻胶涂覆、曝光、显影、蚀刻以及光刻胶剥离等工艺以形成具有预定图案的第一电极层202。

绝缘层203具体可以在第一电极层202上进一步通过化学气相沉积以及黄光蚀刻工艺形成。

半导体层204的形成方法与第一电极层202相似，此处不再赘述。

容易理解地，在其它应用场景中，第一电极层202、绝缘层203以及半导体层204也可以采用其它形成方法，例如通过喷涂等方式，此处不做限定。

s102，在半导体层204上形成具有纳米级图案的n型掺杂石墨烯层205。

n型掺杂石墨烯层205可以通过将形成的n型掺杂石墨烯薄膜转移至半导体层204上形成，也可以将通过涂布的方式，将n型掺杂石墨烯分散液涂布到半导体层204上形成。

其中，n型掺杂石墨烯可以为氮掺杂石墨烯，也可以为磷掺杂石墨烯等，此处并不限定。

n型掺杂石墨烯层的纳米级图案的形成可通过黄光刻蚀、软刻蚀、石墨烯边缘印刷术、纳米压印技术等方法中的至少一种。

进一步地，在半导体层204上形成具有纳米级图案的n型掺杂石墨烯层205后，在该具有纳米级图案的n型掺杂石墨烯层205上形成第二电极层(即源极和漏极层)、保护层以及ito电极层，即得到完整的薄膜晶体管(thinfilmtransistor，tft)基板；当然也可以在tft基板上进一步形成彩色光阻层，得到彩色滤波阵列(colorfilteronarray，coa)结构。

进一步地，继续进行聚酰亚胺(polyimide，pi)涂布、液晶滴下(onedropfilling，odf)等制程，制备显示器件，并通过施加外部电压驱动液晶倾倒实现液晶显示的功能。

本实施方式中，采用n型掺杂石墨烯取代本征石墨烯或非晶硅。n型掺杂石墨烯具有良好的导电性以及电子迁移率，所形成的欧姆接触电阻低，能够更好地导通半导体和源、漏极，显著提高半导体器件的性能。且纳米级图案的形成使得基板的制作更加精细，为后续提高面板显示的分辨率提供技术支持，进而提高显示质量。

其中，在一个实施方式中，n型掺杂石墨烯层为氮掺杂石墨烯层，步骤s102之前，进一步包括：

s201，提供氮掺杂石墨烯。

具体地，氮掺杂石墨烯可通过化学气相沉积法、溶液反应法等方法制备而成。

请参阅图5，图5是本发明氮掺杂石墨烯制备方法一实施方式的流程示意图。在本实施方式中，采用溶液反应法制备氮掺杂石墨烯层，此时步骤s201包括：子步骤s2011、子步骤s2012和子步骤s2013。

子步骤s2011，向氧化石墨烯分散液中加入尿素，形成混合液；

其中，氧化石墨烯分散液可由氧化石墨烯和一定量溶剂配制而成，该溶剂具体可为乙醇、丙酮等常见有机溶剂或者水等。氧化石墨烯分散液的浓度可以为0.1～5mg/ml，具体可以为0.1mg/ml、0.5mg/ml、1mg/ml、1.5mg/ml、2mg/ml、2.5mg/ml、3mg/ml、3.5mg/ml、4mg/ml、4.5mg/ml、5mg/ml等。在本实施方式中，所采用的氧化石墨烯分散液的浓度具体为0.5mg/ml，体积为30ml。

尿素具体可采用尿素纯净物，也可以采用一定浓度的尿素溶液。其中，氧化石墨烯与纯净尿素的质量比为1：5～1：50，具体可以为1：5、1：10、1：15、1：20、1：25、1：30、1：35、1：40、1：45、1：50等。在本实施方式中，采用尿素纯净物，具体为450mg。

在一个应用场景中，对所形成的上述混合液进行搅拌，具体可采用磁力搅拌器，搅拌30分钟。

子步骤s2012，加热上述混合液至第一温度并保温，进而得到氮掺杂石墨烯粗品；

对氧化石墨烯和尿素的混合液进行加热，加热的温度范围为120～250℃，具体可以为120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、225℃、250℃等，并反应2～3小时，在本实施方式中具体采用水热反应釜加热至160℃，并在该温度下反应3小时，析出氮掺杂石墨烯固体，形成氮掺杂石墨烯粗品。

子步骤s2013，对氮掺杂石墨烯粗品进行纯化处理，获得氮掺杂石墨烯。

其中，纯化处理具体指，将氮掺杂石墨烯粗品冷却，可采用自然冷却的方式，或者置于冰水中辅助冷却，冷却后进行离心，具体可放置在离心机上进行离心，使得反应生成的氮掺杂石墨烯发生沉降，从而达到氮掺杂石墨烯固体与反应物分离的目的。通常使用的离心机可为低速离心机、高速离心机、超速离心机等，根据需要进行选择。离心结束后，将发生沉降的氮掺杂石墨烯固体与液体进行分离，具体可采用过滤的方式进行分离，然后洗涤并进行干燥，得到氮掺杂石墨烯黑色固体。需要指出的是，为了保证所得样品的纯度，可进行多次离心纯化处理，获得较为纯净的氮掺杂石墨烯。

本实施方式以氧化石墨烯和尿素为原料，通过水热法制备氮掺杂石墨烯，属于低温制程，反应条件温和、操作简单，无毒、对环境污染小，反应时间短、反应效率高，还能节约成本。

请参阅图6至图11，本发明具有纳米级图案的氮掺杂石墨烯层制作方法一实施例中，步骤s102包括：子步骤s1021、子步骤s1022、子步骤s1023和子步骤s1024。

子步骤s1021，在半导体层301上依次形成n型掺杂石墨烯层302、辅助层303；

其中，辅助层303材质具体可以是聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，pmma)、聚苯乙烯(polystyrene，ps)、聚碳酸酯(polycarbonate，pc)、聚氯乙烯(polyvinylchloride，pvc)等中的至少一种。在一个应用场景中，辅助层303还需可纳米压印。

本实施方式中以pmma为例，辅助层303的具体形成方法可以为：在衬底基板201上采用旋涂法涂覆液态的pmma，均匀涂布后固化即可形成pmma层。当然，也可以采用其它的涂覆方式，如喷涂法、浸涂法、电泳涂装法以及涂刷法等，此处不做限定。

子步骤s1022，对辅助层303进行纳米级图案化处理，以使该辅助层303形成纳米级图案；

对辅助层303进行纳米级图案化处理，具体可以采用光刻、电子束直写、x射线曝光、极深紫外光源曝光、真空紫外光蚀技术、软刻蚀以及纳米压印技术等方式进行。在一个应用场景中，采用纳米压印技术对辅助层303进行纳米级图案化处理，以使辅助层303形成纳米级图案。采用纳米压印技术，可以根据需要在pmma层上形成分辨率为纳米级三维人工结构，进而实现对其纳米级图案化处理。纳米压印技术不存在光学曝光中的衍射现象和电子束曝光中的散射现象，具有超高分辨率；但却可以像光学曝光那样并行处理，同时制作成百上千个器件，从而具有高产量的优点；同时，纳米压印技术不像光学曝光机那样需要复杂的光学系统，或者电子束曝光机那样需要复杂的电磁聚焦系统，成本低；并且能够几乎无差别的将掩膜版上的图形转移到晶圆上，具有高保真度。

其中，纳米压印技术包括热压印光刻技术、紫外固化纳米压印技术、微接触纳米压印技术、软压印技术等。本实施方式中具体采用热压印光刻技术对辅助层303进行纳米级图案化处理。

其中，进行纳米级图案化处理时采用的压印模具304的材质可以为精度高、硬度大、化学性质稳定的sic、si3n4、sio2等，可利用电子束蚀刻技术或反应离子蚀刻技术处理使得压印模具304形成所需的纳米级图形。

以pmma为例，对辅助层303进行热压印形成纳米级图案的处理具体可以为：将pmma层加热至其玻璃化转变温度之上；加热方式具体可采用加热板加热、超声波加热等。其中，采用超声波加热可以将加热过程缩短至几秒钟，有利于降低功耗、提高产量和降低成本。加热完成后，加压于压印模具304，并保持加热温度和压力一段时间，使液态的pmma填充压印模具304的纳米级图形空隙，然后降低温度至玻璃化转变温度以下后脱模，此时的pmma层便完成了纳米级图案化处理。

在一个应用场景中，为了减小空气气泡对转移图案质量的影响，整个工艺过程均在小于1pa的真空环境中进行。其中，真空环境可以使辅助层303中的气体顺利排出，减少压印时气泡对图案质量的影响，进而提高所形成的纳米级图案质量。

在一个应用场景中，可以采用气体辅助纳米压印技术，具体是在压印前将模具304和具有辅助层303的衬底基板对准后固定置于真空腔体内，然后向真空腔体内充入惰性气体加压。采用气体施压的方式，压力均匀，且压力大小可以根据进气量控制，进而能够避免机械施压过程中承片台需要采用多自由度自适应校正的难题，简化生产工艺。

子步骤s1023，对n型掺杂石墨烯层302进行处理，以形成具有纳米级图案的n型掺杂石墨烯层3021；

在一个应用场景中，对n型掺杂石墨烯层302进行处理具体可采用等离子表面处理技术、光刻、激光刻蚀等，本实施方式中具体采用等离子表面处理技术，使得n型掺杂石墨烯层302形成与具有纳米级图案的辅助层3031相同的图案。

子步骤s1024，去除该具有纳米级图案的辅助层3031。

在本实施方式中，在n型掺杂石墨烯层302形成纳米级电极图案之后，可去除该具有纳米级图案的辅助层3031。

去除上述具有纳米级图案的辅助层3031具体可通过浸泡在能够将其溶解的有机溶剂当中。同样以pmma为例，可以采用例如丙酮、二甲基苯胺(dimethylformaid，dmf)、二氯甲烷、氯苯、甲苯、四氢呋喃、氯仿等中的至少一种，也可以采用碱性溶液，如naoh溶液。当然，也可以进一步采用加热和超声的方法作为辅助，加速pmma层的去除。

通过本实施方式，热压印技术工艺简单、精确度高，能够形成高质量、低成本的纳米级图案，且纳米级图案的形成使得基板的制作更加精细化，为后续提高面板显示的分辨率提供技术支持，进而提高显示质量。

其中，在本发明显示基板一实施方式中，该显示基板由上述显示基板制作方法中的任一种方法制成，具体方法如上述各实施方式，此处不再赘述。其中，本实施方式中的显示基板具体可以是薄膜晶体管阵列基板、彩色滤波阵列基板等。本实施方式中的显示基板采用n型掺杂石墨烯层作为欧姆接触层，欧姆接触电阻低，能够更好地导通半导体和源、漏极，提高显示器件的性能。

其中，在本发明显示面板一实施方式中，该显示面板包括上述显示基板一实施方式中的基板。其中，本发明显示面板包括电视机、电子计算机、平板电脑、手机、mp3、mp4等电子设备所使用的显示面板。本实施方式中的显示器件的性能好，具有极高的显示质量。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。