[发明专利]一种基于金属氧化物纳米纤维网络有源层的可拉伸薄膜晶体管及其制备方法

说明书

本发明属于可拉伸半导体领域，具体涉及一种基于金属氧化物纳米纤维网络有源层的可拉伸薄膜晶体管及其制备方法。该方法首先在玻璃片上制备Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;牺牲层，随后采用静电纺丝法制备金属氧化物纳米纤维有源层，利用喷涂沉积源漏电极，然后采用牺牲层刻蚀转印法，将金属氧化物纳米纤维有源层和源漏电极包裹在高分子弹性体中，实现有源层的可拉伸性，最后相继沉积可拉伸介电层和栅电极，完成可拉伸薄膜晶体管的制备。其工艺简单可行，该制备方法工艺简单，兼容性高，成本低廉，能够制备出兼具较高电性能和拉伸性的可拉伸薄膜晶体管，便于大规模生产。

技术领域

本发明属于可拉伸半导体领域，具体涉及一种基于金属氧化物纳米纤维网络有源层的可拉伸薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的不断进步，电子器件不断向小型化和柔性化发展，如智能可穿戴的健康诊断设备，曲面显示器，可折叠手机等。然而这些设备都面临着高性能与高柔性的不可兼备的难题。如从目前发布的信息来看，大多即将推出的折叠手机都是受限折叠(三星刚刚发布的折叠型手机在侧面设计了刚性的保护条，使显示屏分成三部分折叠，以致整个手机显得厚重)，不能任意翻折，更不能拉伸或变形。这种弯折的限制不仅会影响消费者的体验，而且还会限制柔性电子对不同的贴合表面的适应，难以实现真正意义上的可穿戴。因此，柔性电子还有很大的进步空间，需要研究可任意折叠、拉伸、扭曲、以及褶皱的可拉伸、可变形(以下将“可拉伸、可变形”简称“可拉伸”)电子技术。

在可拉伸电子技术中，可拉伸薄膜晶体管(stretchable Thin Film Transistor,STFT)技术使必不可缺的一环，是攻克可拉伸电子的技术壁垒之一，也是占领新型电子产业领域自主知识产权的关键技术之一。氧化物半导体(oxide semiconductor)以其迁移率高、均匀性好、对可见光透明和成本相对低等优点而被广泛关注。但是，氧化物半导体是几乎不可拉伸的，基于金属氧化物半导体的可拉伸TFT都是通过设计特殊几何结构来实现可拉伸的，可是几何结构可拉伸的TFT又具有器件密度小和机械稳定性较低等缺点。

发明内容

为了解决现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种基于金属氧化物纳米纤维网络有源层的可拉伸薄膜晶体管的制备方法。该制备方法工艺简单，成本低廉，能够制备出兼具较高电性能和拉伸性的可拉伸薄膜晶体管。

本发明的第二目的在于提供一种有上述制备方法制备的金属氧化物纳米纤维网络有源层的可拉伸薄膜晶体管。

本发明的首要目的通过下述技术方案实现：

一种基于金属氧化物纳米纤维网络有源层的可拉伸薄膜晶体管的制备方法，包括如下步骤：

(1)在玻璃片上制备Al₂O₃牺牲层；

(2)在Al₂O₃牺牲层上静电纺丝制备金属氧化物纳米纤维隔离层；

(3)在金属氧化物纳米纤维隔离层上静电纺丝制备得到金属氧化物纳米纤维有源层；

(4)在金属氧化物纳米纤维有源层上喷涂CNTs或银纳米线制备源漏电极；

(5)将金属氧化物纳米纤维隔离层、有源层和源漏电极通过浇筑弹性体溶液封装包裹在高分子弹性体中，形成封装层；

(6)通过在刻蚀液中刻蚀Al₂O₃牺牲层，将步骤(5)中的封装层剥离下来；

(7)利用旋涂法制备超薄可拉伸介电层；

(8)利用刮涂或点胶液态金属制备栅电极。

优选地，步骤(1)中所述Al₂O₃牺牲层具体的制备方法为：