基于氧化物突触晶体管的广色域柔性探测器及其制备方法

本发明属于半导体光电探测领域，具体涉及基于氧化物突触晶体管的广色域柔性探测器及其制备方法。

背景技术：

1、在处理复杂的监测目标和环境条件时，单个探测器上的大视角全彩光检测与单波段或窄带光检测相比，在目标识别和获取信息方面具有更大的优势。然而，传统的光检测系统大多由单个刚性衬底光电探测器简单组合而成，只能检测特定或有限的波长范围，不能适用于复杂弯曲的情况。

2、如中国专利cn114695590a公开的一种晶体管型光电探测器，包括：第一电极；第二电极，第二电极与第一电极间隔开；沟道层，沟道层至少设置在第一电极与第二电极之间；光敏层，用于接收光信号；第一介质层，第一介质层设置在沟道层与光敏层之间；以及第二介质层，第二介质层至少设置在光敏层与第一电极之间、和/或至少设置在光敏层与第二电极之间，以便阻断光敏层与第一电极和/或第二电极的导电通道。再如中国专利cn114927588a公开的一种晶体管型光电探测器及制备方法，包括如下步骤：在基底上依次沉积沟道层、吸光层和源漏电极；其中，沟道层采用zto、zno或sno2，吸光层采用锑基硫属化合物。其通过将zto、zno或sno2作为传输沟道，锑基硫属化合物作为吸光层，将zto、zno或sno2的高载流子迁移率与锑基硫属化合物的高吸光能力和可调控的吸光范围有效地结合，使得制备的光电探测器具备可栅压调控、光增益高、吸收能力强以及吸收范围可调的优势，从而解决相关技术中高迁移率和吸光能力两者难以同时兼顾的问题。

3、诸如上述专利所涉及的光电探测器，均由单个刚性衬底光电探测器简单组合而成，只能检测特定或有限的波长范围，而在复杂弯曲的环境下并不适用。

4、氧化物半导体是电子突触器件的常用材料，具有持久光电导特性，可以用来模拟光突触器件的可塑性。以铟镓锌氧(indium-gallium-zinc oxide，igzo)为沟道的突触晶体管，具有较高的电子迁移率、透光率以及良好的均一性，但因为其具有约3.5ev的带隙，因而一般只能吸收波长小于约400nm的光，对可见光及红外光几乎不能吸收。其次，绝大多数晶体管是在刚性衬底上加工的，不能弯曲变形以及和人体密切贴合。因此，针对氧化物突触晶体管进行设计，以实现柔性可弯曲以及多波长光探测就显得尤为重要。

技术实现思路

1、针对现有光电探测器只能检测特定或有限的波长范围，而不能适用于复杂弯曲情况的问题，本发明设计了基于氧化物晶突触体管的广色域柔性探测器及其制备方法，以求实现柔性可弯曲和多波长光探测的技术效果。

2、一种基于氧化物突触晶体管的广色域柔性探测器，包括柔性衬底、氧化物突触晶体管以及量子点，所述氧化物突触晶体管以同心圆发散的方式均匀分布在柔性衬底上；

3、由内向外发散的第二圈氧化物突触晶体管上涂直径为3nm的cds量子点；

4、第三圈氧化物突触晶体管上涂直径为5nmcdse的量子点；

5、第四圈氧化物突触晶体管上涂直径为7nm的cdse量子点；

6、第五圈氧化物突触晶体管上涂直径为10nm的pbs量子点。

7、优选地，所述氧化物突触晶体管包括栅电极、栅介质、源电极、漏电极、沟道层；

8、所述栅电极设置在柔性衬底上；

9、所述栅介质位于栅电极上；

10、所述沟道层位于栅介质上；

11、所述源电极、漏电极分别设置在沟道层两侧；

12、所述沟道层内设置有量子点。

13、优选地，所述栅电极为不同直径的同心圆弧，每个圆弧的间隔相等。

14、优选地，处于同一直线上的氧化物突触晶体管使用相同的源电极和漏电极。

15、基于氧化物突触晶体管的广色域柔性探测器的制备方法，包括以下步骤：

16、步骤s1、选用聚酰亚胺衬底，并依次用乙醇和去离子水超声清洗衬底；

17、步骤s2、使用磁控溅射设备或热蒸发设备，生长栅电极；

18、步骤s3、使用原子层沉积设备，沉积栅介质；

19、步骤s4、使用热蒸发设备，蒸镀源电极和漏电极；

20、步骤s5、使用磁控溅射设备，沉积沟道层；

21、步骤s6、使用旋涂机，旋涂量子点；

22、步骤s7、使用退火炉，退火器件；

23、步骤s8、使用图形化设备，得到扇形基于氧化物突触晶体管的广色域柔性探测器。

24、优选地，所述步骤s1的具体方法为：

25、步骤s101、清洗衬底：将pi柔性衬底放入干净的烧杯中，加入乙醇将pi衬底淹没即可，放入超声波清洗机中振动15min；步骤s102、将pi衬底在去离子水中超声清洗l5min，去掉在乙醇中沾染的杂质；

26、步骤s103、将洗净的pi衬底烘干。

27、优选地，所述步骤s2中，使用磁控溅射设备生长栅电极的方法为：使用使用磁控溅射设备，将掩模板与衬底平整紧密的夹紧在一起，放置于样品夹，溅射室温沉积100nm厚的ito栅电极，沉积过程中腔体压力设置为0.4pa，功率为100w，氩气流量12sccm。

28、优选地，所述步骤s3中，使用原子层沉积ald设备，预热仪器40min，使仪器各个区域稳定均匀达到设置温度，随后设置好沉积参数，设置沉积腔体温度为150℃，沉积40nm厚的al2o3栅介质层。

29、优选地，所述步骤s2中，使用热蒸发设备生长栅电极的方法为：使用热蒸发设备，将掩模板与衬底平整紧密的夹紧在一起，放置于样品夹，抽真空，使其真空度低于10-4pa后，蒸镀栅极，先后蒸镀cr电极和au电极，其速率均为0.1nm/s。

30、优选地，所述步骤s3中，使用原子层沉积ald设备，预热仪器40min，使仪器各个区域稳定均匀达到设置温度，随后设置好沉积参数，设置沉积腔体温度为150℃，沉积方案为交替沉积一个循环的hfo2和一个循环的al2o3薄膜，最终沉积40nm厚的hfalox栅介质层。

31、本技术的优点和效果如下：

32、1、本技术设计的基于氧化物突触晶体管的广色域柔性探测器，由不同类型量子点的晶体管组成，由于每个部分的感光层不同，因此能够实现检测紫外、蓝、绿、红以及红外光线的技术效果，同时由于其平面形状为扇形，通过合并其扇形端点变为圆锥，从而能够实现曲面集成大视角探测，以适应在各种弯曲和循环条件，进而克服了传统检测器特定或有限的波段，实现了多通道广色域光电探测。

33、2、本技术设计的基于氧化物突触晶体管的广色域柔性探测器，通过晶体管上设置量子点的方式，实现了取代光学滤波器的技术效果。

34、3、本技术设计的基于氧化物突触晶体管的广色域柔性探测器，由于量子点与igzo的协同实现，结合有效产生输运电子-空穴对和高迁移率层的良好光吸收体，实现从紫外到红外的全彩色光电检测，因此能够以极低的工作电压和极低的能量损耗进行工作。

35、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

36、根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述及其他目的、优点和特征。