【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于印刷光电子器件制备领域，特别涉及一种气氛退火改善印刷金属氧化物薄膜晶体管场效应性能的方法。
技术介绍
1、随着电子设备向可印刷制备发展，对印刷电子元器件的性能要求也在逐步提高，其中包括印刷薄膜晶体管场效应性能的提升。在显示器件中薄膜晶体管场效应性能是决定图像质量的关键因素之一。目前，无机薄膜晶体管主要以氧化锌基材料为代表的金属氧化物为主，利用真空沉积方法构筑薄膜晶体管器件。然而，此器件构筑方法会受到真空沉积环境的限制以及存在反复光刻对成膜材料的浪费。为解决这一问题，可印刷制备的薄膜晶体管器件被广泛关注，在这其中，印刷金属氧化物薄膜晶体管具备器件稳定性较好、掺杂元素比例可灵活调控等优势。
2、然而，印刷薄膜晶体管处于新兴器件制备工艺，其场效应性能优化亟需进一步研究与探索。为解决此问题，发挥印刷薄膜晶体管在功能层图形化可控制备的优势，优化沟道结构设计。但这方法还是没有解决有源层材料自身性能如何提升的问题。所以，现阶段急需一种工艺简单且有效提升印刷金属氧化物薄膜晶体管场效应性能的方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有印刷氧化物薄膜晶体管电学性能较差，提供一种气氛退火改善印刷金属氧化物薄膜晶体管场效应性能的方法。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
3、提供一种可任意折叠的透明网格电极的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、切割硅片上热氧化285纳米二氧化硅基底(si/sio2)，将切好
5、s2、将清洗过的基底置于气体等离子体发生装置中去除基底表面吸附的杂质，增强基底表面的浸润性；
6、s3、二水合乙酸锌、二水合氯化亚锡以及水合硝酸铟分别溶于乙二醇甲醚，溶液浓度为0.4摩尔/升；
7、s4、打印薄膜晶体管有源层采用微纳米材料打印设备；
8、s5、为有效去除溶液中的有机杂质，对于金属氧化物有源层材料进行550摄氏度空气氛围下退火处理1h；
9、s6、为提高薄膜晶体管场效应性能，对金属氧化物有源层材料进行550摄氏度真空氛围下退火处理1h；
10、s7、利用高精量喷墨打印设备打印薄膜晶体管源、漏电极。
11、在可印刷薄膜晶体管器件中，由于金属氧化物稳定性较好，所以优选金属氧化物作为器件有源层材料。首先，要依托表面洁净的si/sio2基底作为薄膜晶体管结构中的底栅极和绝缘层结构，需保持其表面较好的浸润性，更利于在基底上打印图案化有源层。优选使用丙酮、无水乙醇、去离子水一次超声10min，丙酮溶剂用来清洗吸附在si/sio2基底表面的有机分子，无水乙醇溶液用来清洗残留的丙酮溶液，最后用去离子水清洗残留在表面的有机试剂。使用氮气吹干si/sio2基底表面，避免留有水痕以及其他气体官能团的吸附对打印图案化有源层在基底表面均匀分散产生影响。优选的si/sio2基底需要进行表面等离子体处理来进一步提升基底表面浸润性，提高打印有源层在基底表面更好的均匀分散。气体等离子体发生装置电源功率设置为75w，等离子体处理时间控制为10s。优选的气体采用的是惰性气体氩气，电离后产生的离子不会与基底发生化学反应，等离子体处理后的表面张力将显著提高。优选的等离子体处理时间为10s，处理时间较少时，墨水溶液在si/sio2基底打印时表面浸润性较差容易产生液珠团聚。处理时间过长时，基底表面浸润性较高，会使得打印溶液迅速扩散不利于图案化有源层的制备。
12、优选的铟锡锌氧有源层打印墨水是由二水合乙酸锌、二水合氯化亚锡以及水合硝酸铟分别溶于乙二醇甲醚。优选的配置溶液浓度为0.4摩尔/升。溶液摩尔浓度过高不利于有源层图形化的打印精度，浓度过低的有源层打印墨水不容易得到较好的晶体管场效应性能。将配置好的溶液放置于载有冷凝装置的三颈瓶中，冷凝装置更有利于保持溶液的配置浓度。在油浴锅中加热150摄氏度搅拌1h获得铟锡锌氧有源层打印墨水。
13、优选的有源层图案长宽分别为840微米和560微米，选择直径为5微米的打印针头，设置打印电压为0.6伏。优选的打印线间距为40微米，间距设置太窄会导致溶液打印图形厚度较大，后续退火处理容易出现有源层图形化破裂现象，打印间距设置太宽会导致打印有源层图形化不连续。图形化有源层打印制备后需要放置在90摄氏度的热板上固化3min，然后在进行退火处理去除打印墨水配置过程中加入的有机杂质。将载有图案化有源层的si/sio2基底放置于550摄氏度空气氛围下退火处理1h，升温速率为5摄氏度/分钟。传统的空气气氛退火会导致更多的官能图吸附在有源层表面，会影响薄膜晶体管器件界面处载流子输运。为解决此类界面处缺陷态形成，对打印金属氧化物有源层进行真空氛围550摄氏度真空氛围下退火处理1h，升温速率为5摄氏度/分钟，真空环境下的退火压力为0.5hpa。
14、利用高精量喷墨打印设备在图案化有源层上打印银纳米粒子组成的电极墨水，形成薄膜晶体管器件的源、漏电极。优选的源、漏电极层打印后需要先在90摄氏度热板上加热5min使溶剂挥发，再放置退火炉内200摄氏度退火1h优化银纳米粒子电极的导电能力。完成印刷金属氧化物薄膜晶体管的整体构筑，此类型薄膜晶体管为底栅顶接触结构。通过测试薄膜晶体管的输出特性曲线和转移特性曲线，判断薄膜晶体管的电流调控能力与场效应性能高低，例如场效应迁移率、阈值电压、电流开关比。如图2a，3a所示，空气和真空氛围下退火处理的印刷铟锡锌氧薄膜晶体管器件的栅极电压(vg)从0到40v时的漏电流(isd)与源漏电压(vsd)输出特性。曲线显示出典型的n型薄膜晶体管场效应性质，空气气氛退火处理后铟锡锌氧薄膜晶体管有明显的从线性到饱和的转变，随着vg的不断提高，漏电流的数值也是逐步提高，实现电流可调控。器件转移特性测试时vsd施加的电压为20v，vg从-30v到30v，由图2b，2c可见，通过计算可得，空气退火处理的铟锡锌氧薄膜晶体管器件表现出阈值电压(vt)为-10.1v，亚阈值摆幅(ss)为2.91v dec-1，开关比(ion/ioff)为1.4×105和场效应迁移率(μ)为0.14cm2/vs。相对比，由图3b，3c可计算真空退火处理的铟锡锌氧薄膜晶体管器件表现出vt为-9.2v，ss为1.07v dec-1，ion/ioff为3.6×105和场效应迁移率μ为0.16cm2/vs。在退火处理后制备的薄膜晶体管均展现出了较好的性能，其中真空氛围下退火的薄膜晶体管器件表现出了更好的性能，具有较低的开启电流ion，较高的关态电流ioff，在空气氛围下退火关态电流降低。在电流开关比数值方面，真空退火处后的印刷薄膜晶体管器件是空气退火器件的2倍，在沟道中载流子一部分源于氧空位，打印有源层在空气氛围下退火能够为薄膜提供中性氧原子，并填补有源层中的氧空位。而真空环境可以有效防止退火过程中氧气的掺入，并避免氧空位的填充，从而导致更高的载流子浓度，使得相同场效应下可调控载流子增多，也可以有效本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气氛退火改善印刷金属氧化物薄膜晶体管场效应性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，将Si/SiO2基底切成长宽约15毫米正方形的尺寸，将基底依次在在丙酮、无水乙醇、去离子水中超声清洗后氮气吹干。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，气体等离子体发生装置电源功率设置为75W，等离子体处理时间控制为10s。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，将二水合乙酸锌、二水合氯化亚锡以及水合硝酸铟分别溶于乙二醇甲醚，配置溶液浓度为0.4摩尔/升，置于载有冷凝装置的三颈瓶中，在油浴锅中加热150摄氏度搅拌1h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，有源层图案长宽分别为840微米和560微米，选择直径为5微米打印针头，设置打印电压为0.6伏，打印线间距为40微米。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，打印制备的金属氧化物有源层进行550摄氏度空气氛围下退火处理1h，升
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中，打印制备的金属氧化物有源层进行550摄氏度真空氛围下退火处理1h，升温速率为5摄氏度/分钟，真空环境下的退火压力为0.5hPa。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S7中，源、漏电极层打印后需要先在90摄氏度热板上加热5min使溶剂挥发，再放置退火炉内200摄氏度退火1h。
...【技术特征摘要】
1.一种气氛退火改善印刷金属氧化物薄膜晶体管场效应性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，将si/sio2基底切成长宽约15毫米正方形的尺寸，将基底依次在在丙酮、无水乙醇、去离子水中超声清洗后氮气吹干。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，气体等离子体发生装置电源功率设置为75w，等离子体处理时间控制为10s。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，将二水合乙酸锌、二水合氯化亚锡以及水合硝酸铟分别溶于乙二醇甲醚，配置溶液浓度为0.4摩尔/升，置于载有冷凝装置的三颈瓶中，在油浴锅中加热150摄氏度搅拌1h。
5.根据权利要求1所述的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫兴振，宋凯安，杨帆，王艳杰，王超，迟耀丹，杨小天，
申请(专利权)人：吉林建筑大学，
类型：发明
国别省市：
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