[发明专利]基于柔性衬底底栅结构的MoS2

说明书

本发明公开了一种基于柔性衬底底栅结构的MoS₂TFT器件及制备方法，该柔性衬底底栅结构的MoS₂TFT器件包括：柔性衬底，底栅金属薄膜，氧化铝薄膜，反应源薄膜，源漏电极，二硫化钼薄膜采用激光照射方法合成，源漏电极材料为双层金属，采用电子束蒸发工艺制备而成，源漏电极材料与二硫化钼薄膜表面接触紧密，接触电阻小。本发明制备的柔性衬底底栅结构的MoS₂TFT器件，工艺简单方便，并且在整个工艺流程中的制备温度低于150度，适合于制备柔性电子器件。此制备方法制备出的柔性底栅结构的MoS₂TFT器件不仅结构简单、性能稳定，而且载流子迁移率高、开关比大。

技术领域

本发明属于柔性微电子器件领域，更具体地，涉及一种基于柔性衬底底栅结构的MoS₂TFT器件及制备方法。

背景技术

二维过渡金属硫族化合物由于其优异的光学、电学、机械、润滑以及催化性能而备受关注。二硫化钼(MoS₂)作为典型的二维过渡金属硫族化合物，具有很大的杨氏模量和机械强度。MoS₂薄膜杨氏模量和不锈钢相当，其断裂强度为不锈钢的20多倍，同时多层MoS₂薄膜可以有几十纳米的弹性形变。不同于石墨烯，二硫化钼由于量子限域效应，具有天然的带隙 (1.29eV～1.8eV)，相比于传统的薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor， TFT)器件，MoS₂TFT具有更高的迁移率(420m·V^-1·s^-1)和电流开关比(大于10¹⁰)。因此，在柔性微电子器件领域具有广阔的应用前景。

目前制备MoS₂薄膜的主要方法有化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)、水热法以及机械剥离等，但是这些方法和柔性TFT的制备工艺不兼容。采用转移的制备方法，工艺复杂，并且对MoS₂薄膜有损伤，降低其性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于柔性衬底底栅结构的MoS₂TFT器件及制备方法，由此解决当前MoS₂薄膜的制备工艺和柔性TFT器件的制备工艺不兼容的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于柔性衬底底栅结构的MoS₂TFT器件，包括：自下而上依次设置的柔性衬底、底栅金属薄膜、氧化铝薄膜、反应源薄膜以及源漏电极；

所述反应源薄膜生成二硫化钼薄膜，所述源漏电极与所述二硫化钼薄膜的表面接触。

优选地，所述柔性衬底包括聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚酯以及不锈钢中的任意一种。

优选地，所述源漏电极为双层结构，其中，所述源漏电极的下层与所述二硫化钼薄膜接触的金属为铬Cr、钛Ti、钯Pd以及钪Sc中的任意一种，所述源漏电极的上层金属为金Au。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于柔性衬底底栅结构的 MoS₂TFT器件的制备方法，包括：

对柔性衬底进行清洗并在所述柔性衬底干燥后，在所述柔性衬底表面沉积底栅金属薄膜，在所述底栅金属薄膜上溅射沉积氧化铝薄膜；

在沉积有所述氧化铝薄膜的上表面旋涂反应源溶液并在空气中加热烘干得到反应源薄膜；

在覆盖有所述反应源薄膜的上表面旋涂光刻胶，并经掩膜版曝光；

在经过掩模板曝光后的所述光刻胶的上表面采用电子束蒸发制备源漏电极，并进行去光刻胶处理；