[发明专利]单一载流子多孔膜支架及其制备方法和应用

说明书

本发明属于半导体领域，具体涉及单一载流子多孔膜支架及其制备方法和应用，单一载流子多孔膜支架包括单一空穴多孔膜支架与单一电子多孔膜支架。单一空穴多孔膜支架结构依次为第一电极、第一空穴传输层、多孔绝缘支架层和多孔电极层，多孔用于填充半导体，以测试半导体材料中的空穴迁移率、空穴浓度与缺陷态密度。单一电子多孔膜支架结构依次为第一电极、第一电子传输层、多孔绝缘支架层、多孔第二电子传输层和多孔电极层，同样多孔用于填充半导体，用以测试半导体材料中的电子迁移率、电子浓度与缺陷态密度。本发明提出的支架，制备工艺简单，成本低廉，便于灵活调控，适用于宏观化批量生产与高通量SCLC分析测试，是一种行之有效的SCLC器件设计思路。

技术领域

本发明属于半导体领域，更具体地，涉及单一载流子多孔膜支架及其制备方法和应用。

背景技术

作为信息、新能源等高科技产业的基础材料，半导体材料与技术在发光二极管、有机薄膜晶体管、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景，具有极其重要的战略地位。深入研究半导体材料的性质对于深入认知半导体材料性质，进而改进半导体材料性能用以改进相关半导体器件的性能是至关重要的。对半导体而言，载流子迁移率、载流子浓度、缺陷态密度等性能参数是决定其性能的基础，是各类半导体材料与器件开发所必须关注的问题。因而，如何准确、快速、高效的分析半导体材料的这些性能具有重大意义。

半导体迁移率等比较常见的经典测试方法主要包括渡越时间法、霍尔效应法、场效应管法等。渡越时间法测试中半导体需要具有良好的吸光能力，如果待测样品带隙较宽，不能效应仪器配备的激发光，则无法有效测试；霍尔效应法要求待测半导体材料具有较高的迁移率，如果待测样品迁移率较低，则霍尔效应无法准确测出半导体的性质；对于场效应管测试法，需要将待测半导体制备成一个良好的场效应管，对待测半导体的导电性有着直接要求，同时测试过程中一般需要高精度三电极探针台用于样品电极的引出。总的来说，这些测试方法一来对设备要求较高，二来对待测样品的性能要求较高，对半导体材料的开发带来了极大的不便。

为了解决目前半导体迁移率等性能分析表征方面存在的问题，空间电荷限制电流法(SCLC)被开发使用并逐渐受到重视。SCLC测试过程中，只需要检测流过半导体的电流信号随施加在其上的电压信号变化规律，即可分析得出待测半导体的迁移率、载流子浓度、缺陷态等有效信息，并且SCLC测试对各类半导体材料都有有效响应，也不需要使用昂贵的设备，只需满足基本电压、电流信号采集即可。因此，SCLC测试具有广泛的应用前景，尤其是在以溶液法加工为代表的新型热点半导体研究领域比如有机半导体、卤化物钙钛矿半导体领域具有重大应用需求。

SCLC测试对于样品器件的制备也有着较高的要求。一方面，要确保两个电极之间的有效隔离，避免电极之间的直接漏电引起流经半导体电流的失真。另一方面，样品中的两电极以及待测半导体材料主要依赖旋涂和蒸镀技术制备，其中待测半导体薄膜厚度的调控以及电极与半导体的界面结合质量等都成为该测试的重要制约因素。此外，受限于制备工艺，现有SCLC器件的制备效率在满足新型半导体系统化调控时所需的大量器件方面存在挑战。

发明内容

本发明提供单一载流子多孔膜支架及其制备方法和应用，用以解决现有半导体材料因其所需SCLC测试器件制备条件苛刻、重复率低、调控难度大、设备要求高等而导致高精度空间电荷限制电流测试难度大的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种单一空穴多孔膜支架，包括：第一电极，沉积在第一电极上的空穴传输层，沉积在空穴传输层上的多孔绝缘支架层，以及沉积在多孔绝缘支架层上的多孔电极层；

所述第一电极用作导电基底；所述空穴传输层用于传输空穴并阻挡电子的通过；所述多孔绝缘支架层用于隔开空穴传输层与第二多孔电极层，同时用于填充半导体材料；所述多孔电极层用作第二电极，同时用于填充所述半导体材料，所述半导体材料能够连接空穴传输层与多孔电极层以构成空穴传输通路。