本发明专利技术涉及一种基于等离激元增强光控量子点薄膜晶体管的制备方法，利用旋涂成膜工艺技术，在硅/二氧化硅衬底上，依次制备出金属量子点等离子激元增强层、绝缘有机隔离层、CdSe半导体量子点导电沟道层，随后，通过图形化掩膜覆盖蒸镀工艺技术在CdSe量子点沟道层分别形成Cr/Au复合金属电极，引出相应的源极和漏极，再通过旋涂有机物实现对量子点沟道的有效封装和保护，从而制备出新型的基于等离激元增强光控量子点薄膜晶体管。本发明专利技术制备方法新，制作成本低，制备工艺简单，精确可控，所制备的光控栅极型量子点薄膜晶体管具有特殊量子点导电沟道、金属量子点等离子激元增强特性，有效提高了光控栅极晶体管的灵敏度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体纳米材料与器件领域，特别是。
技术介绍
随着科技的发展和社会的进步，人们对于信息存储、传递及其处理的依赖程度日益增加。而半导体器件和工艺技术作为信息的存储、传递及其处理的主要载体和物质基础，现已成为众多科学家争相研宄的热点。薄膜晶体管，作为一种非常重要的半导体器件，在信息存储、传递和处理等领域起着至关重要的作用。然而，截至目前为止，现有大规模使用薄膜晶体管，是一种基于微电子硅工艺的半导体器件。这种传统的基于硅微电子工艺薄膜场效应晶体管存在对设备要求高，制备工艺复杂，成本较高和器件整体性能有限，灵敏度、开关频率和速度有限等问题。并且，随着人们对于高性能薄膜晶体管要求的逐步提升，基于微电子硅工艺的薄膜场效应晶体管已难以满足当今信息社会对高灵敏度、高开关频率和开关速度的薄膜场效应晶体管的需求。近年来，纳晶材料或量子点材料因其具有独特的电学、光学量子尺寸效应，为控制材料性能提供了除控制其化学组成之外的另一有效手段。尤其是当半导体量子点胶体通过自组装紧密堆积实现量子限域电子或空穴波函数的有效交叠和重合，将会形成一种新型的“人造固体”，这种人造固体不仅保留了量子点材料性能独特的可调性，同时，这种人造固体半导体材料也具有较高的载流子迀移率和电传导能力。这将为基于低成本、大面积溶液制备技术，实现量子点胶体有效组装，从而制备出新型基于单量子点阵列膜层导电沟道的场效应管提供了可能。此外，由于贵重金属材料表面和界面存在独特的等离子体激元，通过优化贵金属材料结构形状及其隔离层的厚度等，其表面等离子体外界光场或电场可以实现几十倍甚至上千倍剧增，因此，这为通过金属量子点等离子体激元增强光控栅极半导体量子点薄膜晶体管制备提供了一种可能和新思路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，以克服现有技术中存在的缺陷。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是:，其特征在于: 51:以硅/ 二氧化硅为衬底，通过旋涂成膜工艺，在该硅/ 二氧化硅衬底上制备金属量子点膜层，并将该金属量子点膜层作为等离子激元增强层；52:在覆盖有所述金属量子点膜层的硅/ 二氧化硅样片上制备有机绝缘隔离层； 53:在覆盖有所述金属量子点膜层以及所述有机绝缘隔离层的硅/ 二氧化硅样片上制备CdSe量子点膜层，并将该CdSe量子点膜层作为导电沟道；S4:通过图形化掩膜覆盖蒸镀工艺，在覆盖有所述金属量子点膜层、所述有机绝缘隔离层以及所述CdSe量子点膜层的硅/ 二氧化硅样片上制备金属电极，且将所述金属电极分别作为源极、漏极； S5:通过有机物封装制备基于光控量子点膜层导电沟道的薄膜晶体管。在本专利技术一实施例中，，在所述步骤SI中，还包括如下步骤: 511:将包括硝酸银和HAuCl4的金属离子化合物、亚油酸钠、无水乙醇和亚油酸混合搅拌; 512:将混合搅拌后的混合液体，分别通过水热反应、反复去离子水以及无水乙醇高速离心处理，并分散到环己烷，制备金属量子点溶液； 513:将所述硅/ 二氧化硅衬底通过硫酸/双氧水溶液高温清洗，并采用旋涂成膜工艺，将所述金属量子点溶液在所述硅/ 二氧化硅衬底上旋涂成膜，即在所述硅/ 二氧化硅的氧化层表面形成一层金属量子点膜层，制备得覆盖有金属量子点膜层的硅/ 二氧化硅样片； 在本专利技术一实施例中，在所述步骤SI I中，金属离子化合物:亚油酸钠:无水乙醇:亚油酸=0.3-1.0:1.0-2.0:5-15:0.5-2.5 ;所述混合溶液体积占水热反应釜的40%至60% ;在所述步骤S12中，所述水热反应温度为20°C至200°C ;所述水热反应的处理时间为30min至400min ;金属量子点环己烧溶液中所述金属量子点浓度为10个/cm3至20个/cm3;在所述步骤S13中，所述硅/ 二氧化硅衬底面积为IcmX Icm，且二氧化硅层作为薄膜晶体管绝缘层，厚度为30 nm至300nm ;所述旋涂工艺的转数为1000 rpm至5000rpmo在本专利技术一实施例中，在所述步骤S2中，还包括如下步骤: S21:采用旋涂成膜工艺，在覆盖有所述金属量子点膜层的硅/ 二氧化硅样片上，将聚酰胺酸溶液旋涂成膜，并采用阶梯温度热处理将聚酰胺酸聚酰亚胺化，在所述硅/ 二氧化硅样片上制备有机绝缘隔离层。在本专利技术一实施例中，在所述步骤S21中，所述旋涂工艺的转数为100rpm至3000rpm ;所述阶梯温度热处理方式为:120°C/I h、180°C/l h、250°C/I h以及300°C /Ih ;所述有机绝缘隔离层厚度为5nm至30nm。在本专利技术一实施例中，在所述步骤S3还包括以下步骤: 531:将氧化镉粉末、1-十四基磷酸以及三正丁基氧化膦在排空加热条件下混合，制备镉前驱体溶液；在氩气保护下将砸粉末溶于三丁基膦中，制备砸前驱体溶液；在第一温度下，将所述砸前驱体溶液注入所述镉前驱体溶液中进行混合，并降温至第二温度，且以第一时间进行保温；去掉热源，冷却降温至第三温度，并向混合液中注入甲醇溶液，对应获取纳米晶沉淀，并经过离心和清洗获取CdSe量子点的氯仿或者甲苯溶液，完成CdSe量子点溶液的制备；； 532:通过旋涂成膜工艺，在覆盖有金属量子点膜层以及所述有机绝缘隔离层的硅/ 二氧化硅样片上将所述CdSe量子点溶液旋涂成膜，形成一层CdSe量子点膜层，制备覆盖有CdSe量子点膜层、有机绝缘隔离层以及金属量子点膜层的硅/ 二氧化硅样片。在本专利技术一实施例中，在所述步骤S31中，所述镉前驱体溶液合成制备温度为240°C至360°C ;所述砸前驱体溶液合成制备温度为100°C至220°C ;所述第一温度为250°C至330°C ;所述第二温度为220°C至270°C ;所述第一时间为Imin至20min ;所述第三温度为80°C至140°C;CdSe量子点的氯仿或者甲苯溶液中CdSe量子点浓度为5个/cm3至10个/cm3；在所述步骤S32中，所述旋涂工艺的转数为2000rpm至4000rpm。在本专利技术一实施例中，，在所述步骤S4中，所述金属电极为Cr/Au复合金属电极；所述图形化掩膜覆盖蒸镀工艺为采用图形化的金属掩膜覆盖涂覆有所述金属量子点膜层、所述有机绝缘隔离层以及所述CdSe量子点膜层的硅/ 二氧化硅样片样品的表面，然后在其表面进行蒸镀；所述源极和所述漏极面积为200 μ mX 300 μ m，且所述源极与所示漏极间距为 10 μ m 至 50 μ m0在本专利技术一实施例中，在所述步骤S5中，还包括如下步骤: S51:采用旋涂成膜工艺，在覆盖有所述金属量子点膜层、所述有机绝缘隔离层以及所述CdSe量子点膜层的硅/ 二氧化硅样片上，将聚酰胺酸溶液旋涂成膜，并采用阶梯温度热处理方式将聚酰胺酸聚酰亚胺化，制备基于等离激元增强光控量子点薄膜晶体管。在本专利技术一实施例中，在所述步骤S51中，所述阶梯温度热处理方式为:120°C /IhU80°C /I h,250°C /I h 以及 300°C /I h。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果:本专利技术所提出的种基于等离激元增强光控量子点薄膜晶体管的制备方法，提供了一种基于低成本、大面积溶液制备技术，实现金属量子点等离子体激元增强层、有机绝缘隔离层和半导体量子点导电沟道层在硅/ 二氧化硅衬底表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于等离激元增强光控量子点薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，按照如下步骤实现：S1：以一硅/二氧化硅为衬底，通过旋涂成膜工艺，在该硅/二氧化硅衬底上制备金属量子点膜层，并将该金属量子点膜层作为等离子激元增强层；S2：在覆盖有所述金属量子点膜层的硅/二氧化硅样片上制备有机绝缘隔离层；S3：在覆盖有所述金属量子点膜层以及所述有机绝缘隔离层的硅/二氧化硅样片上制备CdSe量子点膜层，并将该CdSe量子点膜层作为导电沟道；S4：通过图形化掩膜覆盖蒸镀工艺，在覆盖有所述金属量子点膜层、所述有机绝缘隔离层以及所述CdSe量子点膜层的硅/二氧化硅样片上制备金属电极，且将所述金属电极分别作为源极、漏极；S5：通过有机物封装制备基于光控量子点膜层导电沟道的薄膜晶体管。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨尊先，郭太良，胡海龙，周雄图，吕军，杨洋，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
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