[发明专利]新型薄膜晶体管及光电子器件和微电子器件

说明书

技术领域

本发明涉及微电子、光电子技术领域，特别是涉及一种新型薄膜晶体管及包括该新型薄膜晶体管的光电子器件和微电子器件。

背景技术

纤锌矿相宽禁带氧化物半导体Mg_xZn_1-xO(可简写为MgZnO)是由纤锌矿相ZnO和岩盐相MgO合金而成，其带隙理论上能够从3.37eV连续调节至7.8eV，可覆盖大部分近紫外和中紫外区域，电学性能则可从半导体调谐至绝缘体，因此通过调节Mg组分x，可得到工作在不同紫外波段、导电特性迥异的Mg_xZn_1-xO合金薄膜。这一特点使得MgZnO作为有源层在紫外探测器、紫外传感器等光电子器件领域拥有更大的优势，因而成为国际上广泛研究的焦点；此外，高Mg组分MgZnO合金薄膜显示了巨电阻特征，可以作为绝缘介质层，应用于薄膜晶体管等微电子学器件，大大拓宽了其结构及应用范围。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种新型薄膜晶体管。

本发明一个进一步的目的是要提供一种光电子器件和微电子器件。

按照本发明的一个方面，本发明提供了一种新型薄膜晶体管，包括：

栅极、源极以及漏极；

衬底；

栅绝缘层；

布置在所述栅绝缘层上的Mg_xZn_1-xO沟道层，其中0≤x≤1；

其特征在于，还包括：

布置在所述Mg_xZn_1-xO沟道层与所述源极之间的第二绝缘层，所述第二绝缘层由绝缘材料形成。

可选地，所述Mg_xZn_1-xO沟道层由未掺杂的Mg_xZn_1-xO材料形成；或者所述Mg_xZn_1-xO沟道层由掺杂的Mg_xZn_1-xO材料形成。

可选地，所述栅绝缘层由Mg_xZn_1-xO薄膜层形成，其中x≥0.5；或者，

所述栅绝缘层由BeO薄膜层和位于所述BeO薄膜层上的Mg_xZn_1-xO薄膜层形成，其中x≥0.5。

可选地，所述第二绝缘层的材料与所述栅绝缘层相同。

可选地，所述第二绝缘层的材料为氧化物绝缘材料。

可选地，所述第二绝缘层的厚度为5-300nm。

可选地，所述衬底由导电材料形成；可选地，所述导电材料选自ZnO、钛酸锶、Si或GaAs。

本发明还提供了一种光电子器件，包括如前所述的任一型薄膜晶体管；可选地，所述光电子器件为紫外探测器或紫外传感器。

本发明还提供了一种微电子器件，包括如前所述的任一型薄膜晶体管；可选地，所述微电子器件为反相器。

本发明的Mg_xZn_1-xO新型薄膜晶体管，通过在沟道层和源极之间设置第二绝缘层作为势垒层，结合晶体管栅压的极性调控作用，改变了传统的晶体管特性，具有新颖的I-V特性，构成新颖的器件结构，可应用于不同的光电子器件和微电子器件领域。

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

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据现有技术的Mg_xZn_1-xO薄膜晶体管的示意性剖视图；

图2是根据本发明一个实施例的Mg_xZn_1-xO新型薄膜晶体管的示意性剖视图；

图3是根据本发明另一个实施例的Mg_xZn_1-xO新型薄膜晶体管的示意性剖视图；

图4是本发明实施例1的Mg_0.4Zn_0.6O:F新型薄膜晶体管的输出曲线；

图5是本发明实施例1的Mg_0.4Zn_0.6O:F新型薄膜晶体管的传输曲线；