肖特基二極體及其製備方法
2023-07-22 12:38:31 3
專利名稱：肖特基二極體及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種肖特基二極體及其製備方法，尤其涉及一種基於碳納米管複合材料的肖特基二極體及其製備方法。
背景技術：
肖特基二極體是以貴金屬層(金、銀、鋁、鉑等)為正極，半導體層為負極，利用二者接觸面上形成的勢壘具有整流特性而製成的金屬層-半導體層器件。肖特基二極體具有低功率、大電流及超高速的優點，在電子器件領域備受青睞。現有的肖特基二極體一般用剛性特徵的無機半導體層製備而成，製備工藝複雜，而且不能適用於近年來興起的柔性電子學的發展。因此，由有機半導體層和金屬層製備而成的肖特基二極體是未來發展的趨勢。近來，有人用有機半導體層copper phthalocyanine (酞花菁銅)製備肖 特基二極體(請參見 Mutabar Shah, M. H. Sayyad, Kh. S. Karimov. Electricalcharacterization of the organic semiconductor Ag/CuPc/Au Schottky diode.Journal of Semiconductors. , 32(4)，044001, 2011)。但是，這種有機半導體層的遷移率較低，僅為1.74X10_9cm2/(VS)(平方釐米每伏特秒)，並且，該有機半導體層的原料僅為copper phthalocyanine (酞花菁銅),來源不廣泛。另外，由該有機半導體層製備的肖特基二極體的柔韌性也較差。
發明內容
有鑑於此，確有必要提供一種半導體層的遷移率高且柔韌性好的肖特基二極體及其製備方法。一種肖特基二極體，其包括一第一金屬層，一半導體層及一第二金屬層，所述第一金屬層與所述第二金屬層間隔設置並分別與所述半導體層電連接，所述第一金屬層與所述半導體層的電連接為肖特基接觸，所述第二金屬層與所述半導體層的電連接為歐姆接觸，所述半導體層包括一絕緣高分子材料及分散於該絕緣高分子材料中的多個碳納米管。一種肖特基二極體的製備方法，其包括以下步驟提供一單體，並將該單體溶於有機溶劑中形成一高分子溶液；提供一碳納米管，並將該碳納米管均勻分散於所述高分子溶液中；提供一交聯劑，先蒸發所述有機溶劑，再加入該交聯劑，形成一碳納米管複合材料；提供一第一金屬層，在該第一金屬層上利用所述碳納米管複合材料形成一半導體層；以及提供一第二金屬層，將該第二金屬層置於所述半導體層上，形成一肖特基二極體。—種肖特基二極體的製備方法，其包括以下步驟提供一單體，並將該單體溶於有機溶劑中形成一高分子溶液；提供一碳納米管，並將該碳納米管均勻分散於所述高分子溶液中；提供一交聯劑，先蒸發所述有機溶劑，再加入該交聯劑，形成一碳納米管複合材料；提供一第一金屬層、一第二金屬層及一絕緣基底，並將該第一金屬層、第二金屬層間隔設置於所述絕緣基底上；利用所述碳納米管複合材料，在所述第一金屬層與第二金屬層之間的絕緣基底上形成一半導體層；固化，形成一肖特基二極體。
與現有技術相比較，本發明提供的肖特基二極體中半導體層由於採用高分子材料及分散於該高分子材料中的碳納米管組成，因而具有較高的遷移率，高達I. 98cm2/(Vs)(平方釐米每伏特秒)。而且，由於半導體層採用由高分子材料及碳納米管組成的碳納米管複合材料，本發明提供的肖特基二極體具有良好的柔韌性，可廣泛應用於柔性的電子器件中。另夕卜，本發明中半導體層的原料為高分子材料及碳納米管，原料來源廣泛。
圖I為本發明第一具體實施例提供的肖特基二極體的剖視結構示意圖。圖2為本發明第一具體實施例提供的肖特基二極體的電流-電壓曲線圖。圖3為本發明第一具體實施例提供的肖特基二極體中半導體層的源極與漏極之間電流-柵極電壓曲線圖。
圖4為本發明第一具體實施例提供的肖特基二極體的製備方法流程圖。圖5為本發明第二具體實施例提供的肖特基二極體的剖視結構示意圖。圖6為本發明第二具體實施例提供的肖特基二極體的製備方法流程圖。主要元件符號說明
權利要求
1.一種肖特基二極體，其包括一第一金屬層，一半導體層及一第二金屬層，所述第一金屬層與所述第二金屬層間隔設置並分別與所述半導體層電連接，所述第一金屬層與所述半導體層的電連接為肖特基接觸，所述第二金屬層與所述半導體層的電連接為歐姆接觸，其特徵在於，所述半導體層包括一絕緣高分子材料及分散於該絕緣高分子材料中的多個碳納米管。
2.如權利要求I所述的肖特基二極體，其特徵在於，所述半導體層為P型半導體時，第一金屬層的功函數小於半導體層的功函數，第二金屬層的功函數等於或大於半導體層的功函數；所述半導體層為N型半導體時，第一金屬層的功函數大於半導體層的功函數，第二金屬層的功函數等於或小於半導體層的功函數。
3.如權利要求2所述的肖特基二極體，其特徵在於，所述半導體層的功函數為4.6電子伏特至4. 9電子伏特。
4.如權利要求I所述的肖特基二極體，其特徵在於，所述半導體層的遷移率為O.I平方釐米每伏特秒至10平方釐米每伏特秒。
5.如權利要求I所述的肖特基二極體，其特徵在於，所述半導體層的遷移率為I.98平方釐米每伏特秒。
6.如權利要求I所述的肖特基二極體，其特徵在於，所述碳納米管為半導體性碳納米管。
7.如權利要求I所述的肖特基二極體，其特徵在於，所述絕緣高分子材料為聚二甲基矽氧烷。
8.如權利要求I所述的肖特基二極體，其特徵在於，所述碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一種或多種。
9.如權利要求I所述的肖特基二極體，其特徵在於，所述碳納米管佔所述半導體層的質量百分含量為O. 1%至1%。
10.如權利要求I所述的肖特基二極體，其特徵在於，所述碳納米管佔所述半導體層的質量百分含量為O. 35%。
11.如權利要求I所述的肖特基二極體，其特徵在於，所述第二金屬層、半導體層和第一金屬層依次層疊設置。
12.如權利要求I所述的肖特基二極體，其特徵在於，所述第一金屬層、第二金屬層設置於一絕緣基底的表面，所述半導體層設置於所述第一金屬層與第二金屬層之間的絕緣基底的表面。
13.如權利要求12所述的肖特基二極體，其特徵在於，所述半導體層至少部分覆蓋所述第一金屬層以及第二金屬層。
14.如權利要求I所述的肖特基二極體，其特徵在於，所述第一金屬層的材料為銅、鋁、銀；所述第二金屬層的材料為金、鈀、鉬。
15.如權利要求I所述的肖特基二極體，其特徵在於，所述第一金屬層的材料為銅，所述第二金屬層的材料為金。
16.一種肖特基二極體的製備方法，其包括以下步驟 提供一單體，並將該單體溶於有機溶劑中形成一高分子溶液； 提供一碳納米管，並將該碳納米管均勻分散於所述高分子溶液中；提供一交聯劑，先蒸發所述有機溶劑，再加入該交聯劑，形成一碳納米管複合材料； 提供一第一金屬層，在該第一金屬層上利用所述碳納米管複合材料形成一半導體層；以及 提供一第二金屬層，將該第二金屬層置於所述半導體層上，形成一肖特基二極體。
17.如權利要求16所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，所述單體為二甲基矽氧烷，所述有機溶劑為乙酸乙酯。
18.如權利要求16所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，採用超聲分散或機械攪拌的方式，將所述碳納米管均勻分散於所述高分子溶液中，所述超聲分散的時間為20分鐘。
19.如權利要求16所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，所述交聯劑為原矽酸四乙酯。
20.如權利要求19所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，所述二甲基矽氧烷與原矽酸四乙酯的質量比為6 :100。
21.如權利要求16所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，在所述第一金屬層上利用所述碳納米管複合材料形成一半導體層後，進一步包括一將其放入真空環境中進行脫泡處理直至所述碳納米管複合材料中的氣泡被全部排除的步驟。
22.如權利要求21所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，25攝氏度下，所述真空脫泡處理的時間為I分鐘至20分鐘。
23.如權利要求22所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，25攝氏度下，所述真空脫泡處理的時間為5分鐘。
24.如權利要求16所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，在所述第一金屬層上利用所述碳納米管複合材料形成一半導體層之後，進一步包括一固化的步驟，該固化的步驟是在25攝氏度下進行，所述固化的時間為48小時。
25.如權利要求16所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，所述第一金屬層、第二金屬層及半導體層進一步設置於一絕緣基底上，並且，所述第一金屬層與第二金屬層間隔設置。
26.如權利要求25所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，所述絕緣基底為柔性材料。
27.如權利要求26所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，所述柔性材料為矽橡 膠。
28.如權利要求25所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，將第一金屬層、第二金屬層間隔設置於所述絕緣基底上的方法為以下兩種方法之一一、採用膠粘劑將第一金屬層及第二金屬層固定於絕緣基底上；二、在所述絕緣基底上沉積第一金屬層及第二金屬層。
29.如權利要求28所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，所述膠粘劑為酚醛樹脂膠粘劑、聚氨酯膠粘劑、環氧樹脂膠粘劑。
30.如權利要求28所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，所述沉積方法為磁控濺射沉積法、脈衝雷射沉積法、噴霧法、真空蒸鍍法、電鍍法。
31.如權利要求25所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，將所述半導體層設置於絕緣基底上的方法為以下兩種方法之一一、用吸管將所述碳納米管複合材料滴於第一金屬層和第二金屬層之間的絕緣基底上；或者用吸管將所述碳納米管複合材料滴於第一金屬層、第二金屬層、第一金屬層和第二金屬層之間的絕緣基底上，並且，所述碳納米管複合材料在第一金屬層、第二金屬層、第一金屬層和第二金屬層之間的絕緣基底上呈連續狀態；二、用一掩膜將不需要沉積半導體層的部分遮蓋，然後將所述碳納米管複合材料沉積至沒有掩膜遮蓋的部位形成半導體層，最後將所述掩膜剝離或刻蝕。
32.如權利要求31所述的肖特基二極體的製備方法，其特徵在於，所述沉積方法為磁控濺射沉積法、脈衝雷射沉積法、噴霧法、真空蒸鍍法、電鍍法。
全文摘要
一種肖特基二極體，其包括一第一金屬層，一半導體層及一第二金屬層，所述第一金屬層與所述第二金屬層間隔設置並分別與所述半導體層電連接，所述第一金屬層與所述半導體層的電連接為肖特基接觸，所述第二金屬層與所述半導體層的電連接為歐姆接觸，其特徵在於，所述半導體層包括一絕緣高分子材料及分散於該絕緣高分子材料中的多個碳納米管。本發明還涉及所述肖特基二極體的製備方法。
文檔編號H01L51/40GK102903849SQ20111021576
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月29日 優先權日2011年7月29日
發明者胡春華, 劉長洪, 範守善 申請人:清華大學, 鴻富錦精密工業(深圳)有限公司