采用钙钛矿作为光吸收层的N型HEMT器件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种采用钙钛矿作为光吸收层的N型HEMT器件及其制备方法。该方法包括：选取衬底材料；采用第一掩膜版在所述衬底材料表面形成源漏电极；在所述衬底材料及所述源漏电极表面生长电子传输层；采用第二掩膜版在所述电子传输层表面生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层；采用第三掩膜版在所述光吸收层表面生长形成栅电极材料，以完成所述N型HEMT器件的制备。本发明专利技术实施例采用电子传输层传输电子阻挡空穴，并采用CH3NH3PbI3向沟道提供大量的电子，制备出的N型HEMT具有迁移率高，开关速度快，光电转换效率大的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于集成电路
，具体涉及一种采用钙钛矿作为光吸收层的N型HEMT器件及其制备方法。
技术介绍
随着电子技术的蓬勃发展，市场对光电高速器件的需求与日俱增，并对器件的性能不断提出更高更细致的要求。近年来，随着可见光无线通讯技术以及电路耦合技术的崛起，高电子迁移率晶体管(HighElectronMobilityTransistor,简称HEMT)由于具备高的截止频率fT及最大频率fmax，且短沟道效应较小及噪声性能好等优点，因此被广泛应用于光电高速器件中。然后，如何制作成本低廉、制备工艺简单，且电转换效率高的光电N型HEMT器件仍然是当前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种采用钙钛矿作为光吸收层的N型HEMT器件及其制备方法。本专利技术的一个实施例提供了一种采用钙钛矿作为光吸收层的N型HEMT器件的制备方法，包括：选取衬底材料；采用第一掩膜版在所述衬底材料表面形成源漏电极；在所述衬底材料及所述源漏电极表面生长电子传输层；采用第二掩膜版在所述电子传输层表面生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层；采用第三掩膜版在所述光吸收层表面生长形成栅电极材料，以完成所述N型HEMT器件的制备。在本专利技术的一个实施例中，选取衬底材料，包括：选取厚度为200μm-600μm的Al2O3材料作为所述衬底材料。在本专利技术的一个实施例中，采用第一掩膜版在所述衬底材料表面形成源漏电极，包括：选取第一金属材料作为溅射靶材，以Ar气体作为溅射气体通入溅射腔，在工作功率为20W-100W的条件下在所述衬底材料表面磁控溅射形成所述源漏电极。在本专利技术的一个实施例中，所述第一金属材料为Au、Al、Ti、Ni、Ag或Pt。在本专利技术的一个实施例中，在所述衬底材料及所述源漏电极表面生长电子传输层，包括：利用磁控溅射工艺，采用TiO2材料作为溅射靶材，以氩气和氧气体积比9:1的配比作为溅射气体通入溅射腔，在工作功率为60W-80W的条件下在所述衬底材料及所述源漏电极表面进行磁控溅射；在温度为70℃~150℃下退火处理形成所述电子传输层。在本专利技术的一个实施例中，采用第二掩膜版在所述电子传输层表面生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层，包括：将PbI2和CH3NH2I先后加入DMSO:GBL中，形成得到PbI2和CH3NH2I的混合溶液；将PbI2和CH3NH3I的混合溶液搅拌后静置得到所述CH3NH3PbI3溶液；采用所述第二掩膜版，在所述电子传输层表面旋涂所述CH3NH3PbI3材料以形成所述光吸收层。在本专利技术的一个实施例中，在所述电子传输层表面旋涂所述CH3NH3PbI3材料以形成所述光吸收层，包括：采用所述第二掩膜版，利用单一旋涂法在所述电子传输层表面旋涂厚度为200~300nm的所述CH3NH3PbI3材料；在温度为100℃下退火处理形成所述光吸收层。在本专利技术的一个实施例中，采用第三掩膜版在所述光吸收层表面生长形成栅电极材料，包括：采用第二金属材料作为靶材，将氩气通入溅射腔内，在工作功率为60W-80W的条件下，利用所述第三掩膜版在所述光吸收层表面形成所述栅电极。在本专利技术的一个实施例中，所述第二金属材料为Au、Al、Ti、Ni、Ag或Pt。本专利技术的另一个实施例提供了一种采用钙钛矿作为光吸收层的N型HEMT器件，其中，所述HEMT由上述实施例中任一所述的方法制备形成。本专利技术实施例，由于该HEMT晶体管采用电子传输层传输电子阻挡空穴，并由CH3NH3PbI3向沟道提供大量的电子，具有迁移率高，开关速度快，光电转换效率大的优点。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种采用钙钛矿作为光吸收层的N型HEMT器件的截面示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种采用钙钛矿作为光吸收层的N型HEMT器件的俯视示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种采用钙钛矿作为光吸收层的N型HEMT器件的制备方法流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种第一掩膜版的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种第二掩膜版的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种第三掩膜版的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一CH3NH3PbI3钙钛矿作为新型染料敏化太阳能电池的关键原料，在国内外太阳能电池领域成为重点研究方向，同时也是光电高器件的重要原材料之一。CH3NH3PbI3钙钛矿的晶体结构随着温度的变化有而变化，在-111℃以下是正交晶体结构，在-111~54℃为四方晶体结构，54℃以上为立方晶体结构，而晶体结构的改变伴随着能量的释放，这就是CH3NH3PbI3钙钛矿的导电原理，也是晶体产生同素异构的原因，因此高的光电转换效率也是CH3NH3PbI3钙钛矿的最主要的特性。请参见图1及图2，图1为本专利技术实施例提供的一种采用钙钛矿作为光吸收层的N型HEMT器件的截面示意图，图2为本专利技术实施例提供的一种采用钙钛矿作为光吸收层的N型HEMT器件的俯视示意图。该N型HEMT包括衬底1、源漏电极2、电子传输层3、光吸收层4、栅电极5。衬底1、源漏电极2、电子传输层3、光吸收层4、栅电极5的材料按顺序由下至上竖直分布，形成多层结构，构成N型HEMT晶体管。所述的衬底1优选采用蓝宝石(Al2O3)衬底；所述源漏电极3优选采用金(Au)材料；所述光吸收层5为CH3NH3PbI3材料；所述栅电极6优选采用金(Au)材料。请参见图3，图3为本专利技术实施例提供的一种采用钙钛矿作为光吸收层的N型HEMT器件的制备方法流程示意图。该方法包括如下步骤：步骤a、选取衬底材料；步骤b、采用第一掩膜版在所述衬底材料表面形成源漏电极；步骤c、在所述衬底材料及所述源漏电极表面生长电子传输层；步骤d、采用第二掩膜版在所述电子传输层表面生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层；步骤e、采用第三掩膜版在所述光吸收层表面生长形成栅电极材料，以完成所述N型HEMT器件的制备。其中，对于步骤a，可以包括：选取厚度为200μm-600μm的Al2O3材料作为所述衬底材料。对于步骤b，可以包括：选取第一金属材料作为溅射靶材，以Ar气体作为溅射气体通入溅射腔，在工作功率为20W-100W的条件下在所述衬底材料表面磁控溅射形成所述源漏电极。其中，所述第一金属材料为Au、Al、Ti、Ni、Ag或Pt。对于步骤c，可以包括：步骤c1、利用磁控溅射工艺，采用TiO2材料作为溅射靶材，以氩气和氧气体积比9:1的配比作为溅射气体通入溅射腔，在工作功率为60W-80W的条件下在所述衬底材料及所述源漏电极表面进行磁控溅射；步骤c2、在温度为70℃~150℃下退火处理形成所述电子传输层。对于步骤d，可以包括：步骤d1、将PbI2和CH3NH2I先后加入DMSO:GBL中，形成得到PbI2和CH3NH2I的混合溶液；步骤d2、将PbI2和CH3NH3I的混合溶液搅拌后静置得到所述CH3NH3PbI3溶液；步骤d3、采用所述第二掩膜版，在所述电子传输层表面旋涂所述CH3NH3PbI3材料以形成所述光吸收层。其中，步骤d3可以包括：步骤d31、采用所述第二掩膜版，利用单一旋涂法在所述电子传输层表面旋涂厚度为200~300nm的所述CH3NH3PbI3材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用钙钛矿作为光吸收层的N型HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括：选取衬底材料；采用第一掩膜版在所述衬底材料表面形成源漏电极；在所述衬底材料及所述源漏电极表面生长电子传输层；采用第二掩膜版在所述电子传输层表面生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层；采用第三掩膜版在所述光吸收层表面生长形成栅电极材料，以完成所述N型HEMT器件的制备。

【技术特征摘要】
1.一种采用钙钛矿作为光吸收层的N型HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括：选取衬底材料；采用第一掩膜版在所述衬底材料表面形成源漏电极；在所述衬底材料及所述源漏电极表面生长电子传输层；采用第二掩膜版在所述电子传输层表面生长CH3NH3PbI3材料形成光吸收层；采用第三掩膜版在所述光吸收层表面生长形成栅电极材料，以完成所述N型HEMT器件的制备。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选取衬底材料，包括：选取厚度为200μm-600μm的Al2O3材料作为所述衬底材料。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用第一掩膜版在所述衬底材料表面形成源漏电极，包括：选取第一金属材料作为溅射靶材，以Ar气体作为溅射气体通入溅射腔，在工作功率为20W-100W的条件下在所述衬底材料表面磁控溅射形成所述源漏电极。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一金属材料为Au、Al、Ti、Ni、Ag或Pt。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述衬底材料及所述源漏电极表面生长电子传输层，包括：利用磁控溅射工艺，采用TiO2材料作为溅射靶材，以氩气和氧气体积比9:1的配比作为溅射气体通入溅射腔，在工作功率为60W-80W的条件下在所述衬底材料及所述源漏电极表面进行磁控溅射；在温度为70℃~150℃下退火处理形成所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾仁需，汪钰成，庞体强，刘银涛，张玉明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61