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专利号: 2022108730401
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种金属氧化物薄膜的制备方法,该方法采用溶液法,其特征在于,所述金属氧化物薄膜的制备方法包括如下步骤:(1)前驱液的制备:制备金属氧化物前驱液;

(2)基片清洗与表面活化:对基片进行清洗、表面活化处理,得到表面活化处理后的基片;

(3)预固化金属氧化物薄膜的制备:首先在设定相对湿度的制备环境中,使所述金属氧化物前驱液在所述表面活化处理后的基片上形成金属氧化物湿膜;然后保持制备环境的设定相对湿度不变,对所述金属氧化物湿膜进行预退火处理,得到预固化金属氧化物薄膜;

(4)等离子处理:对所述预固化金属氧化物薄膜进行等离子处理,得到等离子激活的金属氧化物薄膜;

(5)后退火处理:对所述等离子激活的金属氧化物薄膜进行后退火处理,得到金属氧化物薄膜。

2.根据权利要求1所述金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中:所述金属氧化物前驱液的浓度为0.01‑1mol/L;

优选的,所述金属氧化物前驱液为In2O3基前驱液,进一步优选为In2O3前驱液;

优选的,在所述In2O3前驱液中:前驱物包括金属In的硝酸盐、氯化物、氟化物、乙酰丙酮盐、有机盐中的任一种或多种组合;

优选的,在所述In2O3前驱液中中:前驱溶剂包括去离子水、蒸馏水、乙醇、氨水、二甲氧基乙醇、N,N二甲基甲酰胺中的任一种或多种组合;

优选的,所述In2O3前驱液中还含有添加剂,其中,所述添加剂包括稳定剂、燃烧剂、氧化剂中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于,所述步骤(2),包括:(21)基片清洗:将基片依次用去离子水、丙酮、异丙醇或乙醇、去离子水在超声清洗机中各超声清洗5‑30min,基片取出后,用氮气吹干或用烘箱烘干,得到清洗后的基片;

(22)基片表面活化处理:将清洗后的基片放入等离子清洗机中,在20‑100℃的等离子处理温度,以及O2、Ar、N2中的任一种气体的等离子环境中,进行等离子处理1‑30min,得到表面活化的基片;

优选的,所述基片选用玻璃基片、硅片、热氧化硅片、柔性聚合物基片中的任一种。

4.根据权利要求1所述金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于,所述步骤(3),包括:(31)将制备环境的相对湿度控制为设定相对湿度,采用旋涂、棒涂、提拉、滴涂以及喷墨打印中的任一种方式,使所述金属氧化物前驱液在所述表面活化处理后的基片上形成金属氧化物湿膜;

(32)保持制备环境的相对湿度不变,将所述金属氧化物湿膜置于加热台上,进行预退火处理,得到预固化金属氧化物薄膜;优选的,预退火处理时间为1‑120min。

5.根据权利要求1或4所述金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,通过匹配预固化薄膜制备环境的相对湿度与预退火处理温度,实现所述预固化金属氧化物薄膜毛细流动性和薄膜疏松程度的调控;

优选的,若所述金属氧化物前驱液为In2O3前驱液,则所述预固化金属氧化物薄膜为预固化In2O3薄膜;其中,所述预固化In2O3薄膜制备环境的相对湿度为10‑60%,所述预退火处理温度为25‑250℃;所述预固化In2O3薄膜制备环境的相对湿度和所述预退火处理温度的配合关系如下:

1)若所述相对湿度为18‑25%时,则所述设定预退火处理温度为室温‑60℃;

2)若所述相对湿度为25‑35%时,则所述设定预退火处理温度为室温‑80℃;

3)若所述相对湿度为35‑40%时,则所述设定预退火处理温度为室温‑100℃;

4)若所述相对湿度为40‑50%时,则所述设定预退火处理温度为室温‑150℃;

5)若所述相对湿度为50‑60%时,则所述设定预退火处理温度为室温‑250℃;

进一步优选的,所述设定相对湿度为25±2%,所述预退火处理温度为50±2℃;或所述设定相对湿度为45±2%,所述预退火处理的温度为150±2℃;

进一步优选的,通过制备环境的相对湿度和预退火处理温度的相互配合,实现了所述预固化In2O3薄膜毛细流动性和疏松程度的调控,使所述预固化In2O3薄膜的折射率≤1.825时,有效提高In2O3薄膜抗等离子刻蚀损伤的能力,从而进行步骤(4)时,避免等离子刻蚀损伤的出现。

6.根据权利要求1所述金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中:所述等离子处理的气源包括NH3、NO2、N2、H2中的任一种或多种组合,所述等离子处理的温度为25‑250℃,所述等离子处理的功率为10‑200W,所述等离子处理的时间为10s‑

120min,所述等离子处理的气流量为10‑700sccm;所述等离子处理的压强为500‑

1500mTorr。

7.根据权利要求1所述金属氧化物薄膜的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)中:所述后退火处理的温度为室温‑250℃;所述后退火处理的时间为0‑12h,其中,若后退火处理的时间为0h,指的是不进行后退火处理;所述后退火处理的环境为大气环境、N2环境、O2环境、Ar环境以及真空环境中的任一种。

8.一种金属氧化物薄膜,其特征在于,所述金属氧化物薄膜是由权利要求1‑7所述金属氧化物薄膜的制备方法制备而成;优选的,所述金属氧化物薄膜为In2O3薄膜。

9.一种薄膜晶体管,其特征在于,所述薄膜晶体管是以权利要求8所述的金属氧化物薄膜为沟道层材料。

10.权利要求9所述的薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,所述薄膜晶体管的制备方法包括:

1)在热氧化硅基片上按照权利要求1‑7任一项所述金属氧化物薄膜的制备方法沉积金属氧化物薄膜;

2)在所述金属氧化物薄膜上镀制电极薄膜,获得源、漏电极,从而获得无钝化层的金属氧化物薄膜晶体管;

3)基于步骤2),在所述源、漏电极上镀制钝化层薄膜;

4)对源、漏电极区域钝化层进行曝光、刻蚀,引出源、漏电极,得到钝化层保护的金属氧化物薄膜晶体管;

优选的,在所述步骤2)中,所述电极薄膜的材质为Al、Au、Ag、Cu、Ni、Mo、ITO、AZO中的一种或几种;

优选的,在所述步骤2)中,所述源、漏电极的厚度为10‑200nm、所述源、漏电极上的沟道宽长比为1:20;

优选的,在所述步骤3)中,所述钝化层的材料为SiNx、SiO2、SiNOx、Al2O3、HfOx、ZrOx、MgO中的一种或几种。