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CN111524915B - 薄膜晶体管器件及其制作方法 - Google Patents

薄膜晶体管器件及其制作方法 Download PDF

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CN111524915B CN202010351361.6A CN202010351361A CN111524915B CN 111524915 B CN111524915 B CN 111524915B CN 202010351361 A CN202010351361 A CN 202010351361A CN 111524915 B CN111524915 B CN 111524915B
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Abstract

本发明提供一种薄膜晶体管器件及其制作方法。薄膜晶体管器件包括基板以及位于所述基板上的薄膜晶体管单元层；其中薄膜晶体管单元层包括栅极层、有源层、源漏极金属层以及纳米光敏增益层。本发明通过将纳米技术应用在薄膜晶体管器件中，由于纳米材料独特的尺寸效应，可极大程度的增强器件性能。并进一步将纳米光敏增益层通过所述金属氧化物纳米颗粒在模板剂作用下发生自组装形成介孔结构，具有规则形貌的金属氧化物膜层因其独特的尺寸效应，对光电性能具有进一步提升。并进一步在纳米光敏增益层中掺杂贵金属纳米颗粒形成复合材料膜层，在光照条件下，因为贵金属的共振作用，将会进一步对薄膜晶体管器件进行增益，可进一步提高响应性能。

Description

薄膜晶体管器件及其制作方法
技术领域
本发明涉及显示领域，尤其涉及一种薄膜晶体管器件及其制作方法。
背景技术
5G时代的来临，物联网、智能家居接踵而至。在5G时代对于新产品拥有更高的要求，如更智慧，移动性，更集成，模块化，定制化和可持续性。
在新的时代，面板将不仅仅作为图像画面的显示载体，更多智能化的设计开发势在必行。传感器的集成，为面板智能化的发展提供更多方向，例如光感传感器，实现各波段光与面板之间的互动；触控传感器，实验精准多点位触摸；非触控传感器，实现手势识别，人脸识别等。因此，如何对传感器的精密性进行增益性研究是十分必要的。
有源材料的光电转换性能，通过产生电子-空穴对的光子吸收和载流子传输，而在多个领域具有广泛的应用，如光电探测器，光伏器件等。然而，在较低能量区受限于有源材料的基础带隙过窄，光响应性能较弱。因此为克服这一难点，制备光电转换性能更高的器件来增强器件性能成为需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种薄膜晶体管器件及其制作方法，用于克服薄膜晶体管器件在较低能量区受限于有源材料的基础带隙过窄，光响应性能较弱从而器件光电转换性能差这一技术问题。
为了解决上述问题，本发明一实施例中提供一种薄膜晶体管器件，包括基板以及位于所述基板上的薄膜晶体管单元层；其中，所述薄膜晶体管单元层包括栅极层、有源层、源漏极金属层以及纳米光敏增益层；所述有源层与所述栅极层对应设置；所述源漏极金属层位于有源层上；所述纳米光敏增益层与所述源漏极金属层电性连接，位于所述源漏极金属层上或者位于所述有源层和所述源漏极金属层之间；所述纳米光敏增益层包括金属氧化物纳米颗粒。
进一步地，所述纳米光敏增益层具有介孔结构，所述纳米光敏增益层通过所述金属氧化物纳米颗粒在模板剂作用下发生自组装形成所述介孔结构。
进一步地，所述金属氧化物纳米颗粒的材质包括氧化锌、氧化钛、氧化钨、氧化镍、氧化锡中的任一种。
进一步地，所述纳米光敏增益层还包括贵金属纳米颗粒。
进一步地，所述贵金属纳米颗粒的材质包括金、铂、钯中的一种或多种。
进一步地，所述纳米光敏增益层的成膜方式包括均匀沉淀法或喷墨打印法。
进一步地，所述薄膜晶体管单元层还包括阻隔层、缓冲层以及栅极绝缘层；所述阻隔层设于所述基板上；所述缓冲层设于所述基板上且完全覆盖所述阻隔层；所述栅极层设于所述缓冲层上且与所述阻隔层对应设置；所述栅极绝缘层设于所述缓冲层上且完全覆盖所述栅极层；所述有源层设于所述栅极绝缘层上。
进一步地，所述薄膜晶体管单元层还包括栅极绝缘层、栅极层、层间绝缘层以及平坦层；所述栅极绝缘层设于所述有源层上；所述栅极层设于所述栅极绝缘层上；所述层间绝缘层设于所述栅极绝缘层上并完全覆盖所述栅极层；所述源漏极金属层穿过所述层间绝缘层与所述有源层的两端电性连接；所述平坦层设于所述源漏极金属层及所述层间绝缘层上。
为了解决上述问题，本发明另一实施例中提供一种薄膜晶体管器件的制作方法，其包括以下步骤：
提供一基板；
在所述基板上的制作栅极层及有源层，所述有源层与所述栅极层对应设置；
在所述有源层上制作纳米光敏增益层、源漏极金属层，所述源漏极金属层与所述有源层电性连接，其中，所述纳米光敏增益层设置在所述源漏极金属层上或者在所述有源层和所述源漏极金属层之间，所述纳米光敏增益层与所述源漏极金属层电性连接，所述纳米光敏增益层包括金属氧化物纳米颗粒。
进一步地，所述纳米光敏增益层的制作方法包括均匀沉淀法或喷墨打印法；所述均匀沉淀法具体包括：将含有预制作金属氧化物纳米颗粒中金属离子的溶液与用于将金属离子反应生成氧化物的沉淀剂进行混合，以形成第一混合液；以及将所述第一混合液置于所述源漏极金属层上或者在所述有源层上生成金属氧化物纳米颗粒，所述金属氧化物纳米颗粒均匀沉淀形成所述纳米光敏增益层。
进一步地，所述纳米光敏增益层的制作方法包括喷墨打印法；所述喷墨打印法具体包括：将含有预制作金属氧化物纳米颗粒中金属离子的溶液进行水解，以形成第二混合液；将所述第二混合液作为喷墨打印的墨水，利用喷墨打印的方法喷涂形成膜层；以及对所述膜层加热烘干或紫外固化，以形成金属氧化物纳米颗粒，所述金属氧化物纳米颗粒堆积形成所述纳米光敏增益层。
本发明的优点在于，提供一种薄膜晶体管器件及其制作方法，通过将纳米技术应用在薄膜晶体管器件中，由于纳米材料独特的尺寸效应，可极大程度的增强器件性能。并进一步将纳米光敏增益层通过所述金属氧化物纳米颗粒在模板剂作用下发生自组装形成介孔结构，具有规则形貌的金属氧化物膜层因其独特的尺寸效应，对光电性能具有进一步提升。并进一步在纳米光敏增益层中掺杂贵金属纳米颗粒形成复合材料膜层，在光照条件下，因为贵金属的共振作用，将会进一步对薄膜晶体管器件进行增益，可进一步提高响应性能。
附图说明
图1A为本发明实施例1中一种薄膜晶体管器件的结构示意图；
图1B为本发明实施例1中另一种薄膜晶体管器件的结构示意图；
图2为本发明实施例2中一种薄膜晶体管器件的结构示意图；
图3为本发明实施例中一种薄膜晶体管器件的制作方法的流程图；
图4为本发明实施例中所述薄膜晶体管单元层为低栅结构时图3中在所述基板上的制作栅极层及有源层步骤的制作方法的流程图；
图5为本发明实施例中所述薄膜晶体管单元层为顶栅结构时图3中在所述有源层上制作纳米光敏增益层、源漏极金属层步骤的制作方法的流程图；
图6为本发明实施例中均匀沉淀法制作纳米光敏增益层步骤的流程图；
图7为本发明实施例中喷墨打印法制作纳米光敏增益层步骤的流程图。
图中部件标识如下：
1、基板，2、薄膜晶体管单元层，10、薄膜晶体管器件，
21、阻隔层，22、缓冲层，23、栅极层，
24、栅极绝缘层，25、有源层，26、源漏极金属层，
27、纳米光敏增益层，28、平坦层，29、层间绝缘层。
具体实施方式
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，相同或相对应的部件用相同的附图标记表示而与图号无关，在说明书全文中，当“第一”、“第二”等措辞可用于描述各种部件时，这些部件不必限于以上措辞。以上措辞仅用于将一个部件与另一部件区分开。
实施例1
请参阅图1A、图1B所示，本发明实施例1中提供一种薄膜晶体管器件10，包括基板1以及位于所述基板1上的薄膜晶体管单元层2；其中，所述薄膜晶体管单元层2包括栅极层23、有源层25、源漏极金属层26以及纳米光敏增益层27；所述有源层25与所述栅极层23对应设置，所述有源层25在所述栅极层23的作用下产生电子-空穴，利用电子-空穴对光子吸收和载流子传输；所述源漏极金属层26位于有源层25上并与所述有源层25电性连接；所述纳米光敏增益层27与所述源漏极金属层26电性连接，位于所述源漏极金属层26上或者位于所述有源层25和所述源漏极金属层26之间；所述纳米光敏增益层27包括金属氧化物纳米颗粒。
本实施例这样设置，使得与所述源漏极金属层26相邻连接的所述纳米光敏增益层27作为一种宽带隙半导体材料，可增强光感传感器对光的响应性，提升薄膜晶体管器件10的精密度以及灵敏度。本实施例通过将纳米技术应用在薄膜晶体管器件10中，由于纳米材料独特的尺寸效应，可极大程度的增强器件性能。这种具有纳米结构的薄膜晶体管器件10，可应用于光感传感器，触摸传感器等领域当中。
本实施例中，所述金属氧化物纳米颗粒的材质包括氧化锌、氧化钛、氧化钨、氧化镍、氧化锡中的任一种。可理解的是，所述纳米光敏增益层27在制作时由单纯金属氧化物纳米颗粒堆积形成膜层。
本实施例中，为进一步提升器件性能，所述纳米光敏增益层27具有介孔结构，所述纳米光敏增益层27通过所述金属氧化物纳米颗粒在模板剂作用下发生自组装形成所述介孔结构。所述模板剂为如F127,PEO-b-PS等嵌段共聚物。介孔结构使得纳米光敏增益层27具有规则形貌的金属氧化物膜层，因其独特的尺寸效应，对光电性能具有进一步提升。具有规则形貌的介孔纳米氧化物膜层的光电效果比单纯的纳米颗粒膜层效果更佳。
本实施例中的所述纳米光增益膜层为具有介孔结构的纳米结构时，形成如介孔氧化锌、介孔氧化钛、介孔氧化钨、介孔氧化镍、介孔氧化锡等。规则的介孔结构，可使其光电效果有所增益，具体原因为规则的介孔结构，增大了材料本身的比表面积，使材料接触光的面积增大，从而增强光电作用。
下面以介孔氧化钛为例说明所述纳米光增益膜层的制备方法，钛酸正丁酯溶解于加有适量盐酸/醋酸的酸性乙醇溶液当中，向其中加入适量的模板剂，如F127,PEO-b-PS等嵌段共聚物。前驱体与嵌段共聚物会在溶液挥发的过程中，逐步自组装，从而形成嵌段共聚物/前驱体的复合结构，换句话讲，所述金属氧化物纳米颗粒在模板剂作用下发生自组装，形成具有介孔结构的薄膜。然后进一步对膜层进行加热或者紫外固化，嵌段共聚物会被随温度升高而碳化，前驱体会随温度升高而晶华，最终形成具有介孔结构的氧化钛薄膜，即所述纳米光增益膜层。介孔氧化钛、介孔氧化钨、介孔氧化镍、介孔氧化锡膜层，均可采用上述软模板法进行制备。
本实施例中，为进一步提升器件性能，所述纳米光敏增益层27还包括贵金属纳米颗粒。在纳米光敏增益层27中掺杂贵金属纳米颗粒形成复合材料膜层，在光照条件下，因为贵金属的共振作用，将会进一步对薄膜晶体管器件10进行增益，可进一步提高响应性能。可理解的是，所述纳米光敏增益层27在制作时由纯金属氧化物纳米颗粒负载贵金属纳米颗粒堆积形成膜层，或者由金属氧化物纳米颗粒薄膜负载贵金属纳米颗粒薄膜形成所述纳米光敏增益层27。其中，具有介孔结构的所述纳米光增益膜层，也可采用浸渍还原的方法，负载贵金属纳米颗粒，对光电性能进一步提升。其中，介孔结构中的大的孔径可用于负载贵金属纳米颗粒，可使负载更为均匀，从而增强光电效果。
本实施例中，所述贵金属纳米颗粒的材质包括金、铂、钯中的一种或多种。以所述金属氧化物纳米颗粒为纳米氧化锌为例，所述纳米光敏增益层27形成复合材料膜层的形式包括纳米氧化锌/金复合材料，纳米氧化锌/铂复合材料，纳米氧化锌/钯复合材料等，其他金属氧化物纳米颗粒的结构形式同理。当然所述贵金属纳米颗粒也可为多种。在光照条件下，因为贵金属的共振作用，将会进一步对光感器件进行增益。
本实施例中，所述有源层25的材质包括多晶硅(LTPS)、非晶硅(a-Si)、铟镓锌氧化物(IGZO)中的任一种。具有光响应增益功能的纳米光敏增益层27均可与上述材质的有源层25结合作为器件性能增益膜层。
本实施例中，所述薄膜晶体管单元层2为底栅结构，所述薄膜晶体管单元层2还包括阻隔层21、缓冲层22以及栅极绝缘层24；所述阻隔层21设于所述基板1上；所述缓冲层22设于所述基板1上且完全覆盖所述阻隔层21；所述栅极层23设于所述缓冲层22上且与所述阻隔层21对应设置；所述栅极绝缘层24设于所述缓冲层22上且完全覆盖所述栅极层23；所述有源层25设于所述栅极绝缘层24上。所述源漏极金属层26位于有源层25的两端并与所述有源层25电性连接；所述纳米光敏增益层27与所述源漏极金属层26电性连接，在图1A中，所述纳米光敏增益层27位于所述源漏极金属层26上，在图1B中，所述纳米光敏增益层27位于所述有源层25和所述源漏极金属层26之间。值得注意的是，在图1B实施例中，所述阻隔层21也可省略。
本实施例通过将纳米技术应用在所述薄膜晶体管器件10中，由于纳米材料独特的尺寸效应，可极大程度的增强器件性能。并进一步将纳米光敏增益层27通过所述金属氧化物纳米颗粒在模板剂作用下发生自组装形成介孔结构，具有规则形貌的金属氧化物膜层因其独特的尺寸效应，对光电性能具有进一步提升。并进一步在纳米光敏增益层27中掺杂贵金属纳米颗粒形成复合材料膜层，在光照条件下，因为贵金属的共振作用，将会进一步对薄膜晶体管器件10进行增益，可进一步提高响应性能。
实施例2
在实施例2中包括实施例1中大部分的技术特征，其区别在于，实施例2中的所述薄膜晶体管单元层2为顶栅结构，而不是实施例1中的所述薄膜晶体管单元层2为底栅结构。
请参阅图2所示，本实施例中，顶栅结构的所述薄膜晶体管单元层2还包括栅极绝缘层24、栅极层23、层间绝缘层29以及平坦层28；所述栅极绝缘层24设于所述有源层25上；所述栅极层23设于所述栅极绝缘层24上；所述层间绝缘层29设于所述栅极绝缘层24上并完全覆盖所述栅极层23；所述源漏极金属层26穿过所述层间绝缘层29与所述有源层25的两端电性连接；所述平坦层28设于所述源漏极金属层26及所述层间绝缘层29上。在图2中，所述纳米光敏增益层27位于所述有源层25和所述源漏极金属层26之间，可理解的是，在其他实施例中，所述纳米光敏增益层27也可位于所述源漏极金属层26上。
请参阅图3所示，本发明另一实施例中提供一种薄膜晶体管器件10的制作方法，其包括以下步骤：
S1、提供一基板1；
S2、在所述基板1上的制作栅极层23及有源层25，所述有源层25与所述栅极层23对应设置；
S3、在所述有源层25上制作纳米光敏增益层27、源漏极金属层26，所述源漏极金属层26与所述有源层25电性连接，其中，所述纳米光敏增益层27设置在所述源漏极金属层26上或者在所述有源层25和所述源漏极金属层26之间，所述纳米光敏增益层27与所述源漏极金属层26电性连接，所述纳米光敏增益层27包括金属氧化物纳米颗粒。
如图4所示，本实施例中，所述薄膜晶体管单元层2为底栅结构，所述薄膜晶体管单元层2还包括阻隔层21、缓冲层22、栅极层23以及栅极绝缘层24；此时所述薄膜晶体管单元层2的制作步骤S2中在步骤S2前还具体包括步骤：
S21、在所述基板1上制作阻隔层21；
S22、在所述基板1上制作缓冲层22，所述缓冲层22完全覆盖所述阻隔层21；
S23、在所述缓冲层22上制作栅极层23，所述栅极层23与所述阻隔层21对应设置；以及
S24、在所述缓冲层22上制作栅极绝缘层24，所述栅极绝缘层24完全覆盖所述栅极层23；其中在所述栅极绝缘层24上制作所述有源层25。
值得注意的是，在其他实施例中，制作所述阻隔层21步骤也可省略。
如图5所示，本实施例中，所述薄膜晶体管单元层2为顶栅结构，所述薄膜晶体管单元层2还包括栅极绝缘层24、栅极层23以及层间绝缘层29；此时所述薄膜晶体管单元层2的制作步骤S2中在步骤S3还具体包括步骤：
S31、在所述有源层25上制作栅极绝缘层24；
S32、在所述栅极绝缘层24上制作栅极层23；
S33、在所述栅极绝缘层24上制作层间绝缘层29，所述层间绝缘层29完全覆盖所述栅极层23；以及
S34、在所述层间绝缘层29上制作源漏极金属层26，所述源漏极金属层26穿过所述层间绝缘层29与所述有源层25的两端电性连接。
其中顶栅结构的所述薄膜晶体管单元层2还包括平坦层28，则在步骤S34之后还包括步骤：
S35、在所述源漏极金属层26及所述层间绝缘层29上制作平坦层28。
值得注意的是，若在所述源漏极金属层26上制作纳米光敏增益层27时，制作平坦层28的步骤S35具体为：在所述纳米光敏增益层27上制作平坦层28。
本实施例中，所述纳米光敏增益层27的制作方法包括均匀沉淀法或喷墨打印法。
其中，如图6所示，所述均匀沉淀法具体包括步骤：
S101、将含有预制作金属氧化物纳米颗粒中金属离子的溶液与用于将金属离子反应生成氧化物的沉淀剂进行混合，以形成第一混合液；以及
S102、将所述第一混合液置于所述源漏极金属层上或者在所述有源层上生成金属氧化物纳米颗粒，所述金属氧化物纳米颗粒均匀沉淀形成所述纳米光敏增益层27。
下面分别以所述金属氧化物纳米颗粒为纳米氧化锌或纳米氧化钛为例，说明采用包括均匀沉淀法及喷墨打印法制备所述纳米光敏增益层27的成膜方式。
采用适用于工业化生产的均匀沉淀法，进行膜层的制备，会形成致密的膜层。制作所述金属氧化物纳米颗粒的均匀沉淀法为利用化学反应使含有预制作金属氧化物纳米颗粒中金属离子的溶液中的构晶离子即金属离子从溶液中缓慢且均匀释放，加入沉淀剂不是立刻与被沉淀组发生反应，而是通过化学反应使沉淀剂在溶液中缓慢的生成。其优点在于构晶离子的过饱和度在溶液中比较均匀，所以沉淀物的颗粒均匀而致密，无需过滤洗涤。本发明所述氧化锌纳米颗粒可使用均匀沉淀法进行制备，以硝酸锌为原料，所述氧化锌纳米颗粒为纳米氧化锌(ZnO)，尿素为均匀沉淀剂，反应如下：
CO(NH2)2+3H2O→CO2+2NH3+H2O (1)
Zn2++2NH3+H2O→Zn(OH)2+2NH4 + (2)
Zn(OH)2→ZnO+H2O (3)
所述金属氧化物纳米颗粒掺杂贵金属纳米颗粒制备膜层的方法执行后续步骤：将制备的ZnO纳米颗粒浸泡至氯金酸溶液当中，加入硼氢化钠进行氧化还原，贵金属纳米颗粒以Au为例，Au将在ZnO纳米颗粒表面形成，从而生成具有贵金属-金属氧化物的异质结构，如Au-ZnO纳米结构。在光照条件下，因为贵金属的共振作用，将会进一步对光感器件进行增益。
所述金属氧化物纳米颗粒膜层也可采用喷墨打印(IJP)的方法进行制备。制作所述纳米光敏增益层27的喷墨打印法具体包括：采用均匀沉淀法中的化学溶液作为喷墨打印的墨水，然后利用喷墨打印的方法制作所述纳米光敏增益层27。利用喷墨打印的方法操作简单，可进行大规模制备。
其中，如图7所示，所述喷墨打印法具体包括步骤：
S111、将含有预制作金属氧化物纳米颗粒中金属离子的溶液进行水解，以形成第二混合液；
S112、将所述第二混合液作为喷墨打印的墨水，利用喷墨打印的方法喷涂形成膜层；以及
S113、对所述膜层加热烘干或紫外固化，以形成金属氧化物纳米颗粒，所述金属氧化物纳米颗粒堆积形成所述纳米光敏增益层27。
若所述氧化锌纳米颗粒为纳米氧化钛(TiO2)，将含有预制作金属氧化物纳米颗粒中金属离子的溶液钛酸正丁酯(TBOT)取适量放置于稀酸溶液当中，进行水解，采用喷墨打印法，喷涂形成膜层，之后利用加热挥发，紫外固化的方法，即可制备生成纳米氧化钛颗粒。所述金属氧化物纳米颗粒为纳米氧化钛掺杂贵金属纳米颗粒制备膜层的方法也采用如上述纳米氧化锌掺杂贵金属纳米颗粒的方法，也可制备具有贵金属-金属氧化物的异质结结构，对光电性能进一步增益。
综上可知，制作所述纳米光敏增益层27的均匀沉淀法具体包括：利用化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢且均匀释放，加入沉淀剂缓慢与被沉淀组发生反应，通过化学反应使沉淀剂在溶液中缓慢的生成金属氧化物纳米颗粒，所述金属氧化物纳米颗粒均匀沉淀形成致密的所述纳米光敏增益层27。
本实施例提供一种薄膜晶体管器件10的制作方法，通过将纳米技术应用在薄膜晶体管器件10中，由于纳米材料独特的尺寸效应，可极大程度的增强器件性能。并进一步将纳米光敏增益层27通过所述金属氧化物纳米颗粒在模板剂作用下发生自组装形成介孔结构，具有规则形貌的金属氧化物膜层因其独特的尺寸效应，对光电性能具有进一步提升。并进一步在纳米光敏增益层27中掺杂贵金属纳米颗粒形成复合材料膜层，在光照条件下，因为贵金属的共振作用，将会进一步对薄膜晶体管器件10进行增益，可进一步提高响应性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种薄膜晶体管器件，其特征在于，包括基板以及位于所述基板上的薄膜晶体管单元层；
其中，所述薄膜晶体管单元层包括：
栅极层；
有源层，与所述栅极层对应设置；
源漏极金属层，位于所述有源层上；以及
纳米光敏增益层，与所述源漏极金属层电性连接，位于所述源漏极金属层上或者位于所述有源层和所述源漏极金属层之间；所述纳米光敏增益层包括金属氧化物纳米颗粒和贵金属纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管器件，其特征在于，所述纳米光敏增益层具有介孔结构，所述纳米光敏增益层通过所述金属氧化物纳米颗粒在模板剂作用下发生自组装形成所述介孔结构。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管器件，其特征在于，所述金属氧化物纳米颗粒的材质包括氧化锌、氧化钛、氧化钨、氧化镍、氧化锡中的任一种。
4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管器件，其特征在于，所述贵金属纳米颗粒的材质包括金、铂、钯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管器件，其特征在于，所述薄膜晶体管单元层还包括：
阻隔层，设于所述基板上；
缓冲层，设于所述基板上且完全覆盖所述阻隔层；所述栅极层设于所述缓冲层上且与所述阻隔层对应设置；以及
栅极绝缘层，设于所述缓冲层上且完全覆盖所述栅极层；所述有源层设于所述栅极绝缘层上。
6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管器件，其特征在于，所述薄膜晶体管单元层还包括：
栅极绝缘层，设于所述有源层上；所述栅极层设于所述栅极绝缘层上；
层间绝缘层，设于所述栅极绝缘层上并完全覆盖所述栅极层；所述源漏极金属层穿过所述层间绝缘层与所述有源层的两端电性连接；以及
平坦层，设于所述源漏极金属层及所述层间绝缘层上。
7.一种薄膜晶体管器件的制作方法，其特征在于，包括步骤：
提供一基板；
在所述基板上的制作栅极层及有源层，所述有源层与所述栅极层对应设置；
在所述有源层上制作纳米光敏增益层、源漏极金属层，所述源漏极金属层与所述有源层电性连接，其中，所述纳米光敏增益层设置在所述源漏极金属层上或者在所述有源层和所述源漏极金属层之间，所述纳米光敏增益层与所述源漏极金属层电性连接，所述纳米光敏增益层包括金属氧化物纳米颗粒和贵金属纳米颗粒。
8.根据权利要求7所述的薄膜晶体管器件的制作方法，其特征在于，所述纳米光敏增益层的制作方法包括：
将含有预制作金属氧化物纳米颗粒中金属离子的溶液与用于将金属离子反应生成氧化物的沉淀剂进行混合，以形成第一混合液；以及
将所述第一混合液置于所述源漏极金属层上或者在所述有源层上生成金属氧化物纳米颗粒，所述金属氧化物纳米颗粒均匀沉淀形成所述纳米光敏增益层。
9.根据权利要求7所述的薄膜晶体管器件的制作方法，其特征在于，所述纳米光敏增益层的制作方法包括：
将含有预制作金属氧化物纳米颗粒中金属离子的溶液进行水解，以形成第二混合液；
将所述第二混合液作为喷墨打印的墨水，利用喷墨打印的方法喷涂形成膜层；以及
对所述膜层加热烘干或紫外固化，以形成金属氧化物纳米颗粒，所述金属氧化物纳米颗粒堆积形成所述纳米光敏增益层。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1846462A (zh) * 2003-08-29 2006-10-11 国立大学法人京都大学 有机半导体装置及其制造方法
JP2007013094A (ja) * 2005-05-31 2007-01-18 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 薄膜トランジスタ、その製造方法および液晶表示装置
CN106409881A (zh) * 2015-07-30 2017-02-15 株式会社理光 场效应晶体管、显示元件、图像显示装置、和系统
CN109192668A (zh) * 2018-09-19 2019-01-11 京东方科技集团股份有限公司 薄膜晶体管及其制造方法、显示面板

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100647699B1 (ko) * 2005-08-30 2006-11-23 삼성에스디아이 주식회사 나노 반도체 시트, 상기 나노 반도체 시트의 제조방법,상기 나노 반도체 시트를 이용한 박막 트랜지스터의제조방법, 상기 나노 반도체 시트를 이용한 평판표시장치의 제조방법, 박막 트랜지스터, 및 평판 표시장치
KR100891457B1 (ko) * 2007-11-05 2009-04-02 한국전자통신연구원 누설 전류가 감소된 박막 트랜지스터 및 그 제조방법과상기 박막 트랜지스터를 포함하는 능동 구동 표시 장치
CN104934330A (zh) * 2015-05-08 2015-09-23 京东方科技集团股份有限公司 一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板和显示面板
CN111742397B (zh) * 2018-03-02 2024-06-28 株式会社半导体能源研究所 半导体装置及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1846462A (zh) * 2003-08-29 2006-10-11 国立大学法人京都大学 有机半导体装置及其制造方法
JP2007013094A (ja) * 2005-05-31 2007-01-18 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 薄膜トランジスタ、その製造方法および液晶表示装置
CN106409881A (zh) * 2015-07-30 2017-02-15 株式会社理光 场效应晶体管、显示元件、图像显示装置、和系统
CN109192668A (zh) * 2018-09-19 2019-01-11 京东方科技集团股份有限公司 薄膜晶体管及其制造方法、显示面板

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