背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器及製備方法
2023-05-12 05:59:06 1
專利名稱：背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器及製備方法
技術領域：
本發明涉及透明電子器件技術領域，特別涉及一種背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器及製備方法。
背景技術：
以顯示技術的飛速發展為契機，透明電路日益受到重視；透明電路逐步成為下一代集成電路發展的重要方向。一般電子電路以半導體Si為基礎，其邏輯運算、存儲等功能由IC、電阻、電容等電子元件組成，故一般電子電路不具有透明性。與此相對，透明電路可將整個電子系統集成在平板顯示上，即System on Panel (SoP),我們的生活因此而發生意想不到的變化。目前，透明電路所需的透明電晶體以ZnO基薄膜電晶體(ZnO-TFT)為代表，而SiO 基薄膜電晶體已經取得了突破性的進展，它的實現極大地推動了透明電子學的研究，對透明電子學來說具有裡程碑的意義，迎來了透明電路發展的新契機。但是，目前的透明TFT只解決了邏輯的問題，而實現全透明電路所不可缺少的全透明非揮發性存儲器的研究還處於萌芽狀態。目前國內尚無全透明非揮發性存儲器的問世。綜上所述，目前全透明非揮發性存儲技術的不足之處在於尚無此類存儲器。
發明內容
本發明專利所要解決的技術問題是提供一種結構簡單意義重大的背電極結構的 ZnO基全透明非揮發存儲器及製備方法。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為一種背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器，包括透明襯底及依次生長在襯底上的柵電極、第一絕緣介質層、金屬量子點浮柵層、第二絕緣介質層、ZnO基溝道層與鈍化層；所述第二絕緣介質層上還生長有源電極與漏電極，所述源電極與漏電極同時分布在ZnO基溝道層的兩側；所述鈍化層上開有接觸孔，所述接觸孔內填充有ITO透明電極形成接觸電級。優選地，所述透明襯底採用透明玻璃、石英或塑料材料製成。優選地，所述ZnO基溝道層採用氧化鋅、銦鎵鋅金屬氧化物、摻鋁氧化鋅、摻鎵氧化鋅或摻鎵、鋁氧化鋅材料製成。優選地，所述第一絕緣介質層為電荷阻擋層，所述第一絕緣介質層採用二氧化矽或氧化鋁製成透明絕緣介質。優選地，所述第二絕緣介質層為電荷隧穿層，所述第二絕緣介質層採用二氧化矽或氧化鋁製成透明絕緣介質。優選地，所述金屬量子點浮柵層為內嵌金屬量子點的絕緣介質層，且其厚度在納米量級；所述金屬量子點採用鎢、鈷或鉬材料製成；所述絕緣介質採用二氧化矽、氮化矽或氧化鋁材料製成。優選地，所述源電極、漏電極、柵電極採用銦錫金屬氧化物或摻鋁氧化鋅或摻鎵氧化鋅材料製成。一種背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器的製備方法，包括如下步驟
1)選用襯底，經丙酮、乙醚和去離子水超聲清洗；
2)在襯底上沉積ITO透明電極形成柵電極；所述柵電極經塗膠、曝光、刻蝕形成背電
極；
3)在柵電極上沉積第一絕緣介質層作為電荷阻擋層；
4)在第一絕緣介質層上沉積金屬量子點浮柵層；經塗膠、曝光、刻蝕將金屬量子點浮柵層加工成浮柵圖形；
5)在金屬量子點浮柵層上沉積第二絕緣介質層作為電荷隧穿層；
6)在第二絕緣介質層上沉積ZnO基透明半導體薄膜層；塗上一層光刻膠，然後掩膜、曝光、刻蝕形成ZnO基溝道層；
7)在第二絕緣介質層上沉積ITO透明電極，採用lift-off方式，形成源電極、漏電極圖形，分布在ZnO基溝道層的兩側；
8)在ZnO基溝道層上沉積鈍化層；在鈍化層上塗膠、曝光、刻蝕形成接觸孔； 9 )在接觸孔內填充ITO透明電極形成接觸電極。優選地，步驟2) -8)中所採用的沉積方法為磁控濺射方法或者MOCVD方法。優選地，步驟5)中所述金屬量子點浮柵層的浮柵層厚度小於5nm，具有良好透光性。本發明相對於現有技術，具有以下有益效果該發明涉及一種背電極結構的SiO 基全透明非揮發存儲器及製備方法，該發明將推動透明電路技術快速發展，促進全透明電路的製造，從而實現全透明的System on Panel，使得Sheet computer成為可能。
圖1是本發明背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器的截面示意圖2-圖9是本發明背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器的生產流程示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但發明的實施方式不限於此。如圖1所示，一種背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器，包括透明襯底1及依次生長在襯底1上的柵電極2、第一絕緣介質層3、金屬量子點浮柵層4、第二絕緣介質層 5、ZnO基溝道層6與鈍化層7。第二絕緣介質層5上還生長有源電極8與漏電極9，源電極與漏電極9同時分布在ZnO基溝道層6的兩側。鈍化層7上開有接觸孔71，接觸孔71內填充有ITO透明電極形成接觸電級72。該透明襯底1可由透明玻璃、石英或塑料等材料製成。ZnO基溝道層6採用氧化鋅、銦鎵鋅氧化物、摻鋁氧化鋅、摻鎵氧化鋅或摻鎵、鋁氧化鋅等材料製成。第一絕緣介質層3為電荷阻擋層，第一絕緣介質層3採用二氧化矽或氧化鋁等材料製成透明絕緣介質。第二絕緣介質層5為電荷遂穿層，第二絕緣介質層4採用二氧化矽或氧化鋁等材料製成透明絕緣介質。金屬量子點浮柵層4為內嵌金屬量子點的絕緣介質層，且其厚度在納米量級，其厚度小於5nm ；金屬量子點採用鎢、鈷或鉬材料製成；所述絕緣介質採用二氧化矽、氮化矽或氧化鋁等材料製成。而源電極8、漏電極9、柵電極2採用納米銦錫金屬氧化物或摻鋁氧化鋅材料製成。一種背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器的製備方法，包括如下步驟
1)選用襯底1，經丙酮、乙醚和去離子水超聲清洗；
2)在襯底上上沉積ITO透明電極形成柵電極2；柵電極2經塗膠、曝光、刻蝕形成背電
極；
3)在柵電極2上沉積第一絕緣介質層3作為電荷阻擋層；
4)在第一絕緣介質層3上沉積金屬量子點浮柵層4；
5)在金屬量子點浮柵層4上沉積第二絕緣介質層5作為電荷隧穿層；第二絕緣介質層 5經塗膠、曝光、刻蝕形成柵疊層；
6)在第二絕緣介質層5沉積ZnO基透明半導體薄膜層；塗上一層光刻膠，然後掩膜、曝光、刻蝕形成ZnO基溝道層6;
7)在第二絕緣介質層5上沉積ITO透明電極，採用lift-off方式，形成源電極8、漏電極9圖形，分布在ZnO基溝道層2的兩側；
8)在ZnO基溝道層2上沉積鈍化層7 ；在鈍化層7上塗膠、曝光、刻蝕形成接觸孔71 ； 9)在接觸孔71內填充ITO透明電極形成接觸電極72。其中，步驟2) -8)中所採用的沉積方法為磁控濺射方法或者MOCVD方法。步驟5)中金屬量子點浮柵層(4)的浮柵層厚度小於5nm，具有良好透光性。上述實施例僅為本發明的較佳實施例，並非用來限定本發明的實施範圍。即凡依本發明內容所作的均等變化與修飾，都為本發明權利要求所要求保護的範圍所涵蓋。
權利要求
1.一種背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器，其特徵在於包括透明襯底(1)及依次生長在襯底(1)上的柵電極O)、第一絕緣介質層(3)、金屬量子點浮柵層(4)、第二絕緣介質層(5)、Zn0基溝道層(6)與鈍化層(7)；所述第二絕緣介質層(5)上還生長有源電極 (8)與漏電極(9)，所述源電極與漏電極(9)同時分布在ZnO基溝道層(6)的兩側；所述鈍化層(7)上開有接觸孔(71)，所述接觸孔(71)內填充有ITO透明電極形成接觸電級(72)。
2.根據權利要求1所述的背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器，其特徵在於所述透明襯底(1)採用透明玻璃、石英或塑料材料製成。
3.根據權利要求1所述的背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器，其特徵在於所述ZnO基溝道層(6)採用氧化鋅、銦鎵鋅金屬氧化物、摻鋁氧化鋅、摻鎵氧化鋅或摻鎵、鋁氧化鋅材料製成。
4.根據權利要求1所述的背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器，其特徵在於所述第一絕緣介質層(3)為電荷阻擋層，所述第一絕緣介質層(3)採用二氧化矽或氧化鋁製成透明絕緣介質。
5.根據權利要求1所述的背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器，其特徵在於所述第二絕緣介質層(5)為電荷隧穿層，所述第二絕緣介質層(4)採用二氧化矽或氧化鋁製成透明絕緣介質。
6.根據權利要求1所述的背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器，其特徵在於所述金屬量子點浮柵層(4)為內嵌金屬量子點的絕緣介質層，且其厚度在納米量級；所述金屬量子點採用鎢、鈷或鉬材料製成；所述絕緣介質採用二氧化矽、氮化矽或氧化鋁材料製成。
7.根據權利要求1所述的背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器，其特徵在於所述源電極(8)、漏電極(9)、柵電極(2)採用銦錫金屬氧化物、摻鋁氧化鋅、或摻鎵氧化鋅材料製成。
8.—種如權利要求1-7所述的背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器的製備方法， 其特徵在於包括如下步驟[1)選用襯底(1)，經丙酮、乙醚和去離子水超聲清洗；[2)在襯底上沉積ITO透明電極形成柵電極(2)；所述柵電極(2)經塗膠、曝光、刻蝕形成背電極；[3 )在柵電極(2 )上沉積第一絕緣介質層(3 )作為電荷阻擋層；[4)在第一絕緣介質層(3)上沉積金屬量子點浮柵層(4);所述金屬量子點浮柵層(4)經塗膠、曝光、刻蝕形成浮柵結構；[5)在金屬量子點浮柵層(4)上沉積第二絕緣介質層(5)作為電荷隧穿層；；[6)在第二絕緣介質層(5)上沉積ZnO基透明半導體薄膜層；塗上一層光刻膠，然後掩膜、曝光、刻蝕形成ZnO基溝道層(6)；[7)在第二絕緣介質層(5)上沉積ITO透明電極，採用lift-off方式，形成源電極(8)、 漏電極(9)圖形，分布在ZnO基溝道層(6)的兩側；[8)在ZnO基溝道層(6 )上沉積鈍化層(7 )；在鈍化層(7 )上塗膠、曝光、刻蝕形成接觸孔 (71)；[9)在接觸孔(71)內填充ITO透明電極形成接觸電極(72 )。
9.根據權利要求1所述的背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器的製備方法，其特徵在於步驟2)-9)中所採用的沉積方法為磁控濺射方法、PECVD或者MOCVD方法。
10.根據權利要求ι所述的背電極結構的SiO基全透明非揮發存儲器的製備方法，其特徵在於步驟5)中所述金屬量子點浮柵層(4)的浮柵層厚度小於5nm。
全文摘要
本發明公開了一種背電極結構的ZnO基全透明非揮發存儲器,包括透明襯底及依次生長在襯底上的柵電極、第一絕緣介質層、金屬量子點浮柵層、第二絕緣介質層、ZnO基溝道層與鈍化層；所述第二絕緣介質層上還生長有源電極與漏電極，所述源電極與漏電極同時分布在ZnO基溝道層的兩側；所述鈍化層上開有接觸孔，所述接觸孔內填充有ITO透明電極形成接觸電級。該發明將推動透明電路技術快速發展，促進全透明電路的製造，從而實現全透明的SystemonPanel，使得Sheetcomputer成為可能。
文檔編號H01L29/788GK102496631SQ20111038092
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月25日 優先權日2011年11月25日
發明者王鋼, 範冰豐, 裴豔麗 申請人:中山大學