[发明专利]一种叠层栅钙钛矿场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种叠层栅钙钛矿场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：选取Si衬底；在Si衬底表面溅射ITO薄膜形成栅电极层；在栅电极层及Si衬底上溅射HfO₂材料形成第一绝缘栅介质层；在第一绝缘栅介质层上旋涂PMMA材料形成第二绝缘栅介质层；在第二绝缘栅介质层上旋涂钙钛矿材料形成半导体层；在半导体层上溅射Au材料形成源极层和漏极层，并最终形成叠层栅钙钛矿场效应晶体管。本发明实施例的叠层栅结构，减少了栅极漏电流，扩大了器件的应用范围，改善了器件的功率特性，提高了器件的可靠性；高介电常数材料，如HfO₂，能提供高的单位电容值，增强栅电容对沟道电子的控制能力，提高了隧道击穿栅节点的电流和器件的工作电压。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种叠层栅钙钛矿场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

CH₃NH₃PbI₃钙钛矿作为一种有机-无机杂化材料，是一种新型光电材料，其具有长程有序的晶体结构，兼顾有机与无机的优点。在无机组分方面，钙钛矿具有强的共价键与离子键，使其具有很高的迁移率和热稳定性以及良好的电学特性。

随着超大规模集成电路的发展，集成电路特征尺寸越来越小，场效应晶体管沟道长度也在不断缩短。随着器件沟道长度的缩短，非理想效应越来越显著，比如栅极对沟道的控制能力减弱，短沟道效应更容易发生等。近年来，为了减少这些问题，相关领域科研人员改进场效应晶体管性能的主要研究方向为材料、结构和工艺等。

因此，如何改善现有器件的性能，减少栅极漏电流，提高器件的工作电压就显得尤为重要。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种叠层栅钙钛矿场效应晶体管及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种叠层栅钙钛矿场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：

S1、选取Si衬底；

S2、在所述Si衬底表面溅射ITO薄膜形成栅电极层；

S3、在所述栅电极层及所述Si衬底上溅射HfO₂材料形成第一绝缘栅介质层；

S4、在所述第一绝缘栅介质层上旋涂PMMA材料形成第二绝缘栅介质层；

S5、在所述第二绝缘栅介质层上旋涂钙钛矿材料形成半导体层；

S6、在所述半导体层上溅射Au材料形成源极层和漏极层，并最终形成叠层栅钙钛矿场效应晶体管。

在本发明的一个实施例中，所述S2包括：

S21、用质量百分比纯度为99.999％的氩气对磁控溅射设备腔体进行5min清洗，并抽真空至6×10^-4～1.2×10^-3Pa；

S22、以氩气作为溅射气体通入溅射腔，所述氩气质量百分比纯度为99.999％；

S23、在真空度为6×10^-4～1.2×10^-3Pa、氩气流量为20～30cm³/s、溅射靶材基距为10cm以及磁控溅射设备的工作功率为20W～90W的条件下，采用掩膜版，利用磁控溅射工艺在所述Si衬底表面淀积ITO材料，制备形成栅电极层。

在本发明的一个实施例中，所述S3包括：

S31、用质量百分比纯度为99.999％的氩气对磁控溅射设备腔体进行5min清洗，并抽真空至6×10^-4～1.1×10^-3Pa；

S32、以氩气作为溅射气体通入溅射腔，所述氩气质量百分比纯度为99.999％；