【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及于半导体光电子器件，尤其涉及一种柔性场效应管及其制备方法。
技术介绍
1、相关技术中，柔性场效应管（flexible field-effect transistor，简称flex-fet）技术是一种基于场效应管（fet）原理的新型半导体技术，它在柔性、弯曲或可拉伸的基材上制造晶体管，从而实现了对电子器件形状的更大灵活性和可塑性。典型的场效应管器件基本结构包括活性层、介电层、衬底和电极，为了使器件具有柔性，往往需要场效应管的组成部分具有一定的柔性，并且在发生变形时性能不会收到很大影响。常见的柔性场效应管一般使用柔性衬底或者纸衬底，将金属氧化物、导电聚合物或者碳纳米管等材料用作活性层，用无机物、聚合物或是电解质作介电层。
2、然而，传统的固体柔性场效应管即使柔韧性很好，但在高变形时终究会出现性能的部分改变，而且存在变形极限，满足柔韧性要求的活性层介电层材料也很稀缺。同时固体场效应管在变形又回复原形时的恢复速率和电路愈合速率也有所欠缺。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种柔性场效应管及其制备方法，用以解决现有技术中存在的缺陷，实现如下技术效果：利用液体材料制作场效应管，使得柔韧性得到极大提升，不会因弯曲导致性能改变。同时液体导电材料使得电路愈合性得到很大提升，器件在变形后能迅速恢复性能。
2、根据本专利技术第一方面实施例的柔性场效应管，包括柔性绝缘衬底、液态源极、液态漏极、离子液体介电层、半导体活性层和栅电极；
3、所述液态源极和所述液
4、所述半导体活性层的两端分别与所述液态源极和所述液态漏极连接，且其中间部分与所述离子液体介电层连接，所述半导体活性层的底面紧贴所述柔性绝缘衬底的装配面设置。
5、根据本专利技术的一个实施例，所述液态源极和液态漏极均为镓铟锡合金制成，所述离子液体介电层为具有离子导通而电子绝缘性的液体，所述半导体活性层为适用于液体环境中的半导体材料。
6、根据本专利技术的一个实施例，所述柔性绝缘衬底由聚二甲基硅氧烷(pdms)材料制成。
7、根据本专利技术的一个实施例，所述柔性绝缘衬底的装配面上在覆盖流道前，预先沉积一层金属材料以形成所述栅电极，所述栅电极的材料可选为金、银或铜；
8、或者，栅电极材料也可以用液态金属，此时，在柔性绝缘衬底覆盖流道后，液态金属与离子液体的混合液将一同注入介电层流道中。
9、根据本专利技术第二方面实施例的柔性场效应管的制备方法，包括：
10、步骤s1，在硅片上光刻出源极、漏极和介电层的模具，其中，所述源极和所述漏极分别位于所述介电层的两侧；
11、步骤s2，使用柔性绝缘材料与源极、漏极以及介电层的模具接触施压后分离得到翻模模具，此时所述翻模模具上形成有源极流道、漏极流道和介电层流道；
12、步骤s3，将所述翻模模具对准并键合在预先制备有半导体活性层的柔性绝缘衬底上；
13、步骤s4，在密闭环境下抽真空后，将液态金属注入到所述源极流道和所述漏极流道以分别形成所述液态源极和液态漏极，且将离子液体介电层注入到所述介电层流道内以形成离子液体介电层。
14、根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤s2中，还包括：
15、在所述翻模模具上设置分别连通至所述源极流道、所述漏极流道和所述介电层流道的源极注射孔、漏极注射孔和介电层注射孔，用于后续液态材料的注入。
16、根据本专利技术的一个实施例，所述柔性绝缘衬底的下面贴设有临时刚性衬底，所述临时刚性衬底为硅片且用于保护柔性绝缘衬底的底面免受污染作用；其中，所述柔性绝缘衬底选用材料为pdms，且所述柔性绝缘衬底上设置有半导体活性层和栅电极。
17、根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤s3之前，还包括：
18、用柔性绝缘材料分别将半导体活性层和栅电极按照机械剥离法转移到所述柔性绝缘衬底上，并使得所述栅电极位于所述半导体活性层的附近。
19、根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤s3中，具体包括：
20、使用显微镜辅助将翻模模具放置到所述柔性绝缘衬底上，使得所述半导体活性层分别与所述源极流道、漏极流道和介电层流道的位置相对应，此时所述半导体活性层位于所述源极流道和漏极流道之间且与所述介电层流道接触；以及使得所述栅电极与所述介电层流道的位置相对应，此时所述栅电极与所述介电层流道相接触。
21、根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤s4中，具体包括：
22、将整个产品放于密闭环境中并抽真空，并将液态金属和离子液体分别注入在对应的流道的注射孔内，之后将整个产品再转移到空气中，利用气压将液态金属和离子液体压入到流道内，以完成所述柔性场效应管的制备。
23、本专利技术给出一种柔性场效应管，该柔性场效应管相较于相关技术而言至少具有以下优点。
24、（1）提高柔韧性：传统的固体柔性场效应管即使柔韧性很好，但在高变形时性能会有所下降，并且存在变形极限。本专利技术使用全液体材料制作，极大地提高了器件的柔韧性，使其在高变形条件下也能保持性能稳定。
25、（2）增强恢复能力：利用液体材料制作的场效应管，在发生变形后能迅速恢复其原始性能，解决了固体场效应管在变形后再恢复原形时恢复速率慢的问题。
26、（3）优化材料选择：传统的固体柔性场效应管在选择活性层和介电层材料时面临局限性，而本专利技术使用了镓铟锡合金作为液态金属电极，离子液体作为介电层，这些材料不仅具有良好的导电性，还易于加工和集成。
27、（4）改善电学性能：全液体设计在高变形条件下仍能保持稳定的电学性能，解决了活性层和介电层在高变形时迁移率等性能下降的问题。
28、（5）简化生产工艺：采用倒模技术而非传统刻蚀方法制作，简化了生产工艺流程，降低了制造难度，使得大规模生产成为可能。
29、（6）增强应用场景：由于具备出色的柔韧性和恢复能力，本专利技术的柔性场效应管适用于更广泛的柔性电子设备，如可穿戴传感器、可折叠显示器等，特别是在需要高度柔韧性和快速恢复性能的应用场景中表现尤为突出。
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1.一种柔性场效应管，其特征在于，包括柔性绝缘衬底、液态源极、液态漏极、离子液体介电层、半导体活性层和栅电极；
2.根据权利要求1所述的柔性场效应管，其特征在于，所述液态源极和液态漏极均为镓铟锡合金制成，所述离子液体介电层为具有离子导通而电子绝缘性的液体，所述半导体活性层为适用于液体环境中的半导体材料。
3.根据权利要求1所述的柔性场效应管，其特征在于，所述柔性绝缘衬底由聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料制成。
4.根据权利要求3所述的柔性场效应管，其特征在于，所述柔性绝缘衬底的装配面上在覆盖流道前，预先沉积一层金属材料以形成所述栅电极，所述栅电极的材料可选为金、银或铜；
5.一种柔性场效应管的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的柔性场效应管的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，还包括：
7.根据权利要求5所述的柔性场效应管的制备方法，其特征在于，所述柔性绝缘衬底的下面贴设有临时刚性衬底，所述临时刚性衬底为硅片且用于保护柔性绝缘衬底的底面免受污染作用；其中，所述柔性绝缘衬底选用材料为PDMS
8.根据权利要求7所述的柔性场效应管的制备方法，其特征在于，在所述步骤S3之前，还包括：
9.根据权利要求7所述的柔性场效应管的制备方法，其特征在于，在所述步骤S3中，具体包括：
10.根据权利要求5至9中任一项所述的柔性场效应管的制备方法，其特征在于，在所述步骤S4中，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种柔性场效应管，其特征在于，包括柔性绝缘衬底、液态源极、液态漏极、离子液体介电层、半导体活性层和栅电极；
2.根据权利要求1所述的柔性场效应管，其特征在于，所述液态源极和液态漏极均为镓铟锡合金制成，所述离子液体介电层为具有离子导通而电子绝缘性的液体，所述半导体活性层为适用于液体环境中的半导体材料。
3.根据权利要求1所述的柔性场效应管，其特征在于，所述柔性绝缘衬底由聚二甲基硅氧烷(pdms)材料制成。
4.根据权利要求3所述的柔性场效应管，其特征在于，所述柔性绝缘衬底的装配面上在覆盖流道前，预先沉积一层金属材料以形成所述栅电极，所述栅电极的材料可选为金、银或铜；
5.一种柔性场效应管的制备方法，其特征在于，包括：
...【专利技术属性】
技术研发人员：熊俊杰，谭新峰，束海峰，侯佳宇，王巍琦，郭丹，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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