一种基于互补型SiC的新型晶体管器件及其制备方法

摘要

本发明涉及一种基于互补型SiC的新型晶体管器件及其制备方法，包括：选取SiC衬底，中部用绝缘阻挡层分开；在所述SiC衬底一侧表面生长N型SiC外延层及电子传输层，在所述SiC衬底另一侧表面生长P型SiC外延层及空穴传输层；在所述两侧传输层表面生长钙钛矿光吸收层；在所述两侧钙钛矿光吸收层表面生长绝缘层；在所述两侧绝缘层表面生长栅电极；在所述SiC衬底两侧表面分别生长源漏电极，最终形成所述基于互补型SiC/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件。本发明的晶体管采用钙钛矿光吸收层/传输层来为沟道提供光生载流子，提高了现有技术中的SiC晶体管器件的迁移率、开关速度等重要参数，增加了器件集成度，降低器件功耗。

权利要求

1.一种基于互补型SiC的新型晶体管器件的制备方法，其特征在于，所述器件包括SiC衬底、绝缘阻挡层、钙钛矿传输层、钙钛矿光吸收层、绝缘层、栅电极和源漏电极，其中，所述钙钛矿传输层分为电子传输层和空穴传输层，所述钙钛矿光吸收层为无机钙钛矿或有机‑无机杂化钙钛矿，所述无机钙钛矿包括CsPbBr3、CsPbCl3、CsPbI3、CsSnBr3，所述有机‑无机杂化钙钛矿包括CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3，所述方法包括以下步骤：(a)选取SiC衬底，中部用绝缘阻挡层分为左右两侧；

(b)在所述SiC衬底一侧表面生长N型SiC外延层，并使用第一掩模版生长电子传输层，在所述SiC衬底另一侧表面生长P型SiC外延层，并使用第一掩模版生长空穴传输层；

(c)在所述两侧传输层表面生长钙钛矿光吸收层；

(d)在所述两侧钙钛矿光吸收层表面生长绝缘层；

(e)在所述两侧绝缘层层表面生长栅电极；

(f)在所述SiC衬底/外延层两侧表面分别使用第二掩模版生长源漏电极。

2.根据权利要求1所述的一种基于互补型SiC的新型晶体管器件的制备方法，其特征在于，所述衬底SiC包括3C‑SiC、4H‑SiC以及6H‑SiC，所述步骤(a)包括：(a1)选取SiC衬底，中部用绝缘阻挡层分为左右两部分；

(a2)依次用微米级半导体专用洗涤剂、去离子水、丙酮、和异丙酮超声清洗所述衬底并烘干；

所述传输层和所述SiC衬底/外延层在外加栅压下能够形成二维电子气，所述电子传输层包括TiO2、ZnO、富勒烯衍生物PCBM；所述空穴传输层包括三苯胺基材料、Spiro、P3HT；

所述步骤(c)包括：

(c1)在无水无氧并且充满高纯氮气的环境下在所述传输层上旋涂形成钙钛矿前驱体溶液；

(c2)加热台上烘烤5‑15分钟，加热温度为100‑130℃；

(c3)其中旋涂时间为40‑60s，旋涂转速为2000r/min‑4000r/min，所述钙钛矿光吸收层的厚度为550‑600纳米；

所述绝缘层能够透过可见光源，所述绝缘层包括SiO2，以及高K材料，包括HfO2，Y2O3，La2O3，所述步骤(d)包括：(d1)利用磁控溅射工艺在所述钙钛矿光吸收层上表面或所述衬底下表面生长绝缘层材料；生长所述钙钛矿光吸收层上表面绝缘层时需要采用第一掩模版；

(d2)将绝缘层靶材放置在射频磁控溅射系统的靶位置；

‑6

(d3)将腔体抽至真空状态(5*10 Pa)，加热所述钙钛矿吸收层或所述衬底，通入气体Ar，调整真空腔内压强；

(d4)其中，绝缘层靶材与所述钙钛矿吸收层或所述衬底下表面的距离为10cm，溅射功率为50W‑70W，沉积时间为1‑1.5h；

所述栅电极能够透过可见光源，所述栅电极包括Au、ITO、FTO，所述步骤(e)包括：(e1)磁控溅射，包括：

(e1.1)采用第一掩模版，利用磁控溅射工艺在所述钙钛矿光吸收层上生长栅电极金属材料，包括：

(e1.1.1)以金属材料作为靶材，以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；

‑4 ‑3

(e1.1.2)在工作功率60‑80W，真空度5*10 ‑6*10 Pa的条件下，在所述绝缘层表面溅射形成金属栅电极金属材料；

(e1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺处理；

或(e2)热蒸镀法；

所述源漏电极包括Ni、Ag、Au、Al，步骤(f)包括：(f1)磁控溅射，包括：

(f1.1)采用第二掩模版，利用磁控溅射工艺在所述衬底上生长源漏电极金属材料，包括：

(f1.1.1)以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；

‑4 ‑3

(f1.1.2)在工作功率60‑80W，真空度5*10 ‑6*10 Pa的条件下，在所述衬底表面溅射形成源漏电极金属材料；

(f1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述衬底上表面与源漏电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成源漏电极的制备；

或(f2)热蒸镀法。

3.一种基于互补型SiC的新型晶体管器件，其特征在于，碳化硅衬底中部用绝缘阻挡层分为左右两侧，在碳化硅衬底一侧表面生长N型碳化硅外延层，在所述外延层两端生长漏极和源极，所述N型碳化硅外延层上层生长电子传输层，所述电子传输层上层生长钙钛矿层，所述钙钛矿层上层生长绝缘层，所述绝缘层上部生长有金属栅，在碳化硅衬底另一侧表面生长P型碳化硅外延层，在所述外延层两端生长漏极和源极，所述P型碳化硅外延层上层生长空穴传输层，所述空穴传输层上层生长钙钛矿层，所述钙钛矿层上层生长绝缘层，所述绝缘层上部生长有金属栅，所述钙钛矿层分为无机钙钛矿和有机‑无机杂化钙钛矿，所述无机钙钛矿包括CsPbBr3、CsPbCl3、CsPbI3、CsSnBr3，所述有机‑无机杂化钙钛矿包括CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3。

说明书

一种基于互补型SiC的新型晶体管器件及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及集成电路技术技术领域，尤其涉及一种基于互补型SiC的新型晶体管器件及其制备方法。

背景技术

[0002] SiC(碳化硅)是一种发展迅速的第三代半导体材料，具有比硅和砷化镓更大的迁移率、更高的热导率、更高的临界击穿电场等优异特性，在半导体器件制备方面具有广阔的
前景。SiC可以用来制备晶体管器件，其原理为通过调控栅压来开启或关断沟道，从而使器
件可以在不同的状态下工作。为使SiC晶体管器件能正常工作，其栅极必须能够有效的开启
或关断沟道，因此在SiC晶体管的制作中，栅极的制作影响整个器件的最终性能。

[0003] 钙钛矿材料作为太阳能电池的光吸收材料已经表现出了卓越的光电转换效率，钙钛矿材料拥有高效的光吸收效率、双极性特性以及带隙可调等优点。在太阳能电池的研究
中，钙钛矿材料常常堆叠电子传输层来使其产生的电子空穴对得到分离。电子传输层可以
有效地提取钙钛矿产生的光生电子而阻挡光生空穴。因此，将钙钛矿/传输层结构加入到
SiC晶体管的栅极和沟道之间，可以实现如下功能：

[0004] 1.在N型SiC衬底/外延层一侧，施加某一方向栅压的情况下，开启沟道同时由钙钛矿层向沟道注入大量的N型载流子，施加反方向栅压的情况下，钙钛矿不再向沟道注入N型
载流子，直至沟道被夹断；在P型SiC衬底/外延层一侧，施加某一方向栅压的情况下，开启沟
道同时由钙钛矿层向沟道注入大量的P型载流子，施加反方向栅压的情况下，钙钛矿不再向
沟道注入N型载流子，直至沟道被夹断。

[0005] 2.由于生长阻挡层将SiC衬底分成了N型和P型两种互补结构，可以通过调控使器件能工作在N型或者P型，增加了器件集成度，降低器件功耗等。因此，为解决现有技术存在
的技术缺陷和不足，本发明提出一种基于互补型SiC的新型晶体管器件及其制备方法。

发明内容

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种基于互补型SiC的新型晶体管器件及其制备方法。

[0007] 本发明提供一种基于互补型SiC的新型晶体管器件及其制备方法，与相关技术相比，本发明的技术方案如下：

[0008] 一种基于互补型SiC的新型晶体管器件及其制备方法，其特征在于，所述器件包括SiC衬底、绝缘阻挡层、钙钛矿传输层、钙钛矿光吸收层、绝缘层、栅电极和源漏电极，方法包
括以下步骤：

[0009] (a)选取SiC衬底，中部用绝缘阻挡层分为左右两侧；

[0010] (b)在SiC衬底一侧表面生长N型外延层，并使用第一掩模版生长电子传输层，在所述SiC衬底另一侧表面生长P型外延层，并使用第一掩模版生长空穴传输层；

[0011] (c)在两侧传输层表面生长钙钛矿光吸收层；

[0012] (d)在两侧钙钛矿光吸收层表面生长绝缘层；

[0013] (e)在两侧绝缘层层表面生长栅电极；

[0014] (f)在SiC衬底/异质结两侧表面分别使用第二掩模版生长源漏电极，最终形成所述基于互补型SiC/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件。

[0015] 进一步的方案为，衬底SiC包括但不限于3C‑SiC、4H‑SiC以及6H‑SiC，步骤(a)包括：

[0016] (a1)选取SiC衬底；

[0017] (a2)依次用微米级半导体专用洗涤剂、去离子水、丙酮、和异丙酮超声清洗所述衬底并烘干；

[0018] 电子传输层和所述SiC衬底/外延层在外加栅压下能够形成二维电子气，电子传输层包括但不限于TiO2、ZnO、富勒烯衍生物PCBM；以TiO2为例，电子传输层包括：

[0019] (b1)在衬底上表面旋涂浓度为0.24mol/L的钛酸异丙酯乙醇溶液，在450～500℃下空气中烧结30～60mi互补；

[0020] (b2)浸泡于40mM的TiCl4水溶液中，70℃处理30mi互补；

[0021] (b3)最后再在450～500℃温度下烧结30～60mi互补，即得致密层TiO2薄膜；

[0022] 空穴传输层和所述SiC衬底/外延层在外加栅压下能够形成二维电子气，空穴传输层包括但不限于三苯胺基材料、Spiro、P3HT等，以Spiro为例，空穴传输层包括：

[0023] (b4)将FeCl3溶液、双三氟甲基磺酸亚酰胺锂溶液、4‑叔丁基吡啶滴加至Spiro‑0MeTAD溶液中；

[0024] (b5)混合溶液中Spiro‑0MeTAD的摩尔浓度为42‑70mM，FeCl3的浓度是Spiro‑0MeTAD摩尔浓度的0.4‑1.4倍，优选是0.8‑1倍，最优选是0.8倍；

[0025] (b6)混合溶液中双三氟甲基磺酸亚酰胺锂的浓度为6‑10mg/mL，、4‑叔丁基吡啶的浓度为1.8‑3.2％v/v；

[0026] (b7)FeCl3；溶液的溶剂选自乙腈、氯仿、丙酮中的至少一种,所述双三氟甲基磺酸亚酰胺锂溶液的溶剂选自乙腈、γ‑丁内酯中的至少一种。

[0027] (b8)将该混合溶液旋涂至所述衬底/外延层上，所得涂层即为空穴传输层，空穴传输层的厚度为60‑160nm；

[0028] 钙钛矿吸收层分为无机钙钛矿和有机‑无机杂化钙钛矿，无机钙钛矿包括但不限于CrPbBr3、CrPbCl3、CrPbI3、CsSnBr3，有机‑无机杂化钙钛矿包括但不限于CH3NH3PbI3、
CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3，步骤(c)包括：

[0029] (c1)在无水无氧并且充满高纯氮气的环境下在所述传输层上旋涂形成钙钛矿前驱体溶液；

[0030] (c2)加热台上烘烤5‑15分钟，加热温度为100‑130℃；

[0031] (c3)其中旋涂时间为40‑60s，旋涂转速为2000r/min互补‑4000r/min，所述钙钛矿光吸收层的厚度为550‑600纳米；

[0032] 绝缘层包括但不限于常用的SiO2，以及高K材料，包括HfO2，Y2O3，La2O3，步骤(d)包括：

[0033] (d1)利用磁控溅射工艺在钙钛矿光吸收层上表面或所述衬底下表面生长绝缘层。生长钙钛矿光吸收层上表面绝缘层时需要采用第一掩模版；

[0034] (d2)将绝缘层靶材放置在射频磁控溅射系统的靶位置；

[0035] (d3)将腔体抽至真空状态(5*10‑6Pa)，加热所述钙钛矿吸收层或所述衬底，通入气体Ar，调整真空腔内压强；

[0036] (d4)其中，绝缘层靶材与所述钙钛矿吸收层或所述衬底下表面的距离为10cm，溅射功率为50W‑70W，沉积时间为1‑1.5h；

[0037] 栅电极包括但不限于Au、ITO、FTO，步骤(e)包括：

[0038] (e1)磁控溅射，包括：

[0039] (e1.1)采用第一掩模版，利用磁控溅射工艺在所述钙钛矿光吸收层上生长栅电极金属材料，包括：

[0040] (e1.1.1)以金属材料作为靶材，以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；

[0041] (e1.1.2)在工作功率60‑80W，真空度5*10‑4‑6*10‑3Pa的条件下，在钙钛矿吸收层表面溅射形成金属栅电极金属材料；

[0042] (e1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述钙钛矿光吸收层上表面与栅电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成金属栅的制备。

[0043] 或(e2)热蒸镀法。

[0044] 源漏电极包括但不限于Ni、Ag、Au、Al，步骤(f)包括：

[0045] (f1)磁控溅射，包括：

[0046] (f1.1)采用第二掩模版，利用磁控溅射工艺在所述衬底上生长栅电极金属材料，包括：

[0047] (f1.1.1)以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；

[0048] (f1.1.2)在工作功率60‑80W，真空度5*10‑4‑6*10‑3Pa的条件下，在衬底表面溅射形成源漏电极金属材料；

[0049] (f1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述衬底上表面与源漏电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成源漏电极的制备。

[0050] 或(f2)热蒸镀法。

[0051] 本发明的有益效果如下：

[0052] A、本发明在N型SiC衬底/外延层一侧，施加某一方向栅压的情况下，开启沟道同时由钙钛矿层向沟道注入大量的N型载流子，施加反方向栅压的情况下，钙钛矿不再向沟道注
入N型载流子，直至沟道被夹断；在P型SiC衬底/外延层一侧，施加某一方向栅压的情况下，
开启沟道同时由钙钛矿层向沟道注入大量的P型载流子，施加反方向栅压的情况下，钙钛矿
不再向沟道注入N型载流子，直至沟道被夹断。

[0053] B、由于生长阻挡层将SiC衬底分成了N型和P型两种互补结构，可以通过调控使器件能工作在N型或者P型，增加了器件集成度，降低器件功耗等。

附图说明

[0054] 通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考
附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念
地说明此处描述的结构和流程。

[0055] 下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

[0056] 图1为本发明实施例提供的一种基于互补型SiC/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件的制备方法的示意图；

[0057] 图2为本发明实施例提供的第一掩模版的结构示意图；

[0058] 图3为本发明实施例提供的第二掩模版的结构示意图；

[0059] 图4a‑4b为本发明实施例提供的一种基于互补型SiC/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件的制备方法的截面示意图；

[0060] 图5a‑5e为本发明实施例提供的一种基于互补型SiC/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件的制备方法的工艺示意图；

[0061] 图中，1金属栅、2绝缘层、3钙钛矿层、4空穴传输层、5漏极、6SiC衬底/外延层、7绝缘阻挡层、8电子传输层、9源极、10N型SiC衬底。

具体实施方式

[0062] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0063] 实施例一

[0064] 请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种基于互补型SiC/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件的制备方法的示意图。该方法包括如下步骤：

[0065] (a)选取SiC衬底，中部用绝缘阻挡层分为左右两侧。

[0066] (b)在SiC衬底一侧表面生长N型外延层，并使用第一掩模版生长电子传输层，在SiC衬底另一侧表面生长P型外延层，并使用第一掩模版生长空穴传输层。

[0067] (c)在两侧传输层表面生长钙钛矿光吸收层。

[0068] (d)在两侧钙钛矿光吸收层表面生长绝缘层。

[0069] (e)在两侧绝缘层层表面生长栅电极。

[0070] (f)在SiC衬底/外延层两侧表面分别使用第二掩模版生长源漏电极，最终形成基于互补型SiC/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件。

[0071] 在本发明的一个实施例中，步骤(a)其特征在于，表面区一侧为掺杂N型SiC外延层，另一侧为掺杂P型SiC外延层,衬底SiC包括但不限于3C‑SiC、4H‑SiC以及6H‑SiC，包括：

[0072] (a1)选取SiC衬底，中部用绝缘阻挡层分为左右两侧；

[0073] (a2)依次用微米级半导体专用洗涤剂、去离子水、丙酮、和异丙酮超声清洗所述衬底并烘干。

[0074] 在本发明的一个实施例中，步骤(b)传输层和SiC衬底在外加栅压下能够形成二维电子气，传输层分为电子传输层和空穴传输层，电子传输层包括但不限于TiO2、ZnO、富勒烯
衍生物PCBM等。空穴传输层包括但不限于三苯胺基材料、Spiro、P3HT等；包括：

[0075] (一)在SiC衬底/外延层一侧表面使用第一掩模版生长电子传输层，以TiO2为例，可以分为：

[0076] (b1)气相沉积法，包括：

[0077] (b1.1)在衬底上表面旋涂浓度为0.24mol/L的钛酸异丙酯乙醇溶液，在450～500℃下空气中烧结30～60min；

[0078] (b1.2)浸泡于40mM的TiCl4水溶液中，70℃处理30min；

[0079] (b1.3)最后再在450～500℃温度下烧结30～60min，即得致密层TiO2薄膜；

[0080] (b2)溶胶凝胶法，包括：

[0081] (b2.1)将TiCl4滴加到无水乙醇中，然后再加入苯甲醇得到黄色溶液，所述TiCl4、无水乙醇及苯甲醇的体积比为1:4:20；将所述黄色溶液在80℃下水浴反应8h得到乳白色溶
液，在乳白色溶液中加入乙醚萃取出待清洗TiO2沉淀，依次用乙醇和乙醚清洗所述待清洗
TiO2沉淀，然后离心获得TiO2沉淀；

[0082] (b2.2)将TiO2沉淀分散在乙醇中，获得浓度为3～15mg/ml TiO2的乙醇分散液，然后在10ml所述TiO2的乙醇分散液中加入0.1～0.3ml的双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯作
为稳定剂，得到TiO2旋涂液；

[0083] (b2.3)在衬底上表面旋涂所述TiO2旋涂液，然后在150℃下退火30min即得致密层TiO2薄膜。

[0084] (二)在SiC衬底另一侧表面使用第一掩模版生长空穴传输层，以Spiro‑0MeTAD为例，

[0085] (b3)将FeCl3溶液、双三氟甲基磺酸亚酰胺锂溶液、4‑叔丁基吡啶滴加至Spiro‑0MeTAD溶液中；

[0086] (b3.1)混合溶液中Spiro‑0MeTAD的摩尔浓度为42‑70mM，FeCl3的浓度是Spiro‑0MeTAD摩尔浓度的0.4‑1.4倍，优选是0.8‑1倍，最优选是0.8倍；

[0087] (b3.2)混合溶液中双三氟甲基磺酸亚酰胺锂的浓度为6‑10mg/mL，、4‑叔丁基吡啶的浓度为1.8‑3.2％v/v；

[0088] (b3.3)FeCl3；溶液的溶剂选自乙腈、氯仿、丙酮中的至少一种(b3.4)双三氟甲基磺酸亚酰胺锂溶液的溶剂选自乙腈、γ‑丁内酯中的至少一种；

[0089] (b3，5)Spiro‑0MeTAD溶液的溶剂选自氯苯、二氯苯、乙腈中的至少一种；

[0090] (b4)将该混合溶液旋涂至所述衬底上，所得涂层即为空穴传输层；

[0091] (b4.1)该空穴传输层的厚度为60‑160nm。

[0092] 在本发明的一个实施例中，步骤(c)其特征在于，钙钛矿吸收层分为无机钙钛矿和有机‑无机杂化钙钛矿，无机钙钛矿包括但不限于CrPbBr3、CrPbCl3、CrPbI3、CsSnBr3等。有
机‑无机杂化钙钛矿包括但不限于CH3NH3PbI3、CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3等，包括：

[0093] (c1)在无水无氧并且充满高纯氮气的环境下在所述两侧传输层上旋涂形成钙钛矿前驱体溶液；

[0094] (c2)加热台上烘烤5‑15分钟，加热温度为100‑130℃；

[0095] (c3)其中旋涂时间为40‑60s，旋涂转速为2000r/min‑4000r/min，所述钙钛矿光活性层的厚度为550‑600纳米；

[0096] 在本发明的一个实施例中，步骤(d)其特征在于，绝缘层能够透过可见光源；绝缘层包括但不限于常用的SiO2，以及高K材料，包括HfO2，Y2O3，La2O3等，包括：

[0097] (d1)利用磁控溅射工艺在所述两侧钙钛矿光吸收层上表面生长绝缘层；

[0098] (d2)将绝缘层靶材放置在射频磁控溅射系统的靶位置；

[0099] (d3)将腔体抽至真空状态(5*10‑6Pa)，加热钙钛矿吸收层，通入气体Ar，调整真空腔内压强；

[0100] (d4)其中，绝缘层靶材与所述钙钛矿吸收层的距离为10cm，溅射功率为50W‑70W，沉积时间为1‑1.5h。

[0101] 在本发明的一个实施例中，步骤(e)其特征在于，栅电极能够透过可见光源；栅电极包括但不限于Au、ITO、FTO等，可以分为：

[0102] (e1)磁控溅射，包括：

[0103] (e1.1)采用第一掩模版，利用磁控溅射工艺在所述两侧绝缘层上生长栅电极金属材料，包括：

[0104] (e1.1.1)以金属材料作为靶材，以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；

[0105] (e1.1.2)在工作功率60‑80W，真空度5*10‑4‑6*10‑3Pa的条件下，在绝缘层表面溅射形成金属栅电极金属材料；

[0106] (e1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述绝缘层上表面与栅电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成金属栅的制备。

[0107] 或(e2)热蒸镀法。

[0108] 在本发明的一个实施例中，步骤(f)其特征在于，源漏电极包括但不限于Ni、Ag、Au、Al等，可以分为：

[0109] (f1)磁控溅射，包括：

[0110] (f1.1)采用第二掩模版，利用磁控溅射工艺在所述两侧衬底上生长栅电极金属材料，包括：

[0111] (f1.1.1)以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；

[0112] (f1.1.2)在工作功率60‑80W，真空度5*10‑4‑6*10‑3Pa的条件下，在衬底表面溅射形成源漏电极金属材料；

[0113] (f1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在衬底上表面与源漏电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成源漏电极的制备。

[0114] 或(f2)热蒸镀法。

[0115] 本发明的晶体管采用钙钛矿光吸收层/传输层来为沟道提供相同极性光生载流子，提高了现有技术中的SiC晶体管器件的迁移率、开关速度等其他重要参数。

[0116] 实施例二

[0117] 请参见图4a‑4b，图4a‑4b分别为本发明实施例提供的一种基于互补型SiC/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件的制备方法的截面示意图。该晶体管器件包括：SiC衬底，传输
层，钙钛矿光吸收层，绝缘层，栅电极，源漏电极；其中，晶体管器件由上述实施例所述的方
法制备而成。

[0118] 请一并参见图2及图3，图2为本发明实施例提供的第一掩模版的结构示意图；图2为本发明实施例提供的第二掩模版的结构示意图。本实施例在上述实施例的基础上，对本
发明的技术方案进行详细描述，请参照图5a‑5e。具体的，该方法可以包括：

[0119] 步骤a：准备SiC衬底材料，其中体区为轻掺杂的SiC，厚度为300到600微米，掺杂浓15 ‑3
度在10 cm 数量级，表面区一侧为掺杂N型SiC外延层，另一侧为掺杂P型SiC外延层，厚度
18 ‑3
为100到300纳米，掺杂浓度在10 cm 数量级。

[0120] 其中，如图5a所示，步骤a可以包括：

[0121] (a1)选取SiC衬底，中部用绝缘阻挡层分为左右两部分；

[0122] (a2)依次用微米级半导体专用洗涤剂、去离子水、丙酮、和异丙酮超声清洗衬底并烘干。

[0123] 步骤b：在两侧SiC衬底/外延层上分别生长电子传输层和空穴传输层，电子传输层包括但不限于TiO2、ZnO、富勒烯衍生物PCBM等。空穴传输层包括但不限于三苯胺基材料、
Spiro、P3HT等；

[0124] 优选地，如图5b所示，步骤b可以包括：

[0125] (一)在SiC衬底/外延层一侧表面使用第一掩模版生长电子传输层，可以分为：

[0126] (b1)气相沉积法，包括：

[0127] (b1.1)在衬底上表面旋涂浓度为0.24mol/L的钛酸异丙酯乙醇溶液，在450～500℃下空气中烧结30～60min；

[0128] (b1.2)浸泡于40mM的TiCl4水溶液中，70℃处理30min；

[0129] (b1.3)最后再在450～500℃温度下烧结30～60min，即得致密层TiO2薄膜；

[0130] (b2)溶胶凝胶法，包括：

[0131] (b2.1)将TiCl4滴加到无水乙醇中，然后再加入苯甲醇得到黄色溶液，所述TiCl4、无水乙醇及苯甲醇的体积比为1:4:20；将黄色溶液在80℃下水浴反应8h得到乳白色溶液，
在乳白色溶液中加入乙醚萃取出待清洗TiO2沉淀，依次用乙醇和乙醚清洗所述待清洗TiO2
沉淀，然后离心获得TiO2沉淀；

[0132] (b2.2)将TiO2沉淀分散在乙醇中，获得浓度为3～15mg/ml TiO2的乙醇分散液，然后在10ml所述TiO2的乙醇分散液中加入0.1～0.3ml的双(乙酰丙酮基)二异丙基钛酸酯作
为稳定剂，得到TiO2旋涂液；

[0133] (b2.3)在衬底上表面旋涂所述TiO2旋涂液，然后在150℃下退火30min即得致密层TiO2薄膜。

[0134] (二)在SiC衬底/外延层另一侧表面使用第一掩模版生长空穴传输层，

[0135] (b3)将FeCl3溶液、双三氟甲基磺酸亚酰胺锂溶液、4‑叔丁基吡啶滴加至Spiro‑0MeTAD溶液中；

[0136] (b3.1)混合溶液中Spiro‑0MeTAD的摩尔浓度为42‑70mM，FeCl3的浓度是Spiro‑0MeTAD摩尔浓度的0.4‑1.4倍，优选是0.8‑1倍，最优选是0.8倍；

[0137] (b3.2)混合溶液中双三氟甲基磺酸亚酰胺锂的浓度为6‑10mg/mL，、4‑叔丁基吡啶的浓度为1.8‑3.2％v/v；

[0138] (b3.3)FeCl3；溶液的溶剂选自乙腈、氯仿、丙酮中的至少一种

[0139] (b3.4)双三氟甲基磺酸亚酰胺锂溶液的溶剂选自乙腈、γ‑丁内酯中的至少一种；

[0140] (b3，5)Spiro‑0MeTAD溶液的溶剂选自氯苯、二氯苯、乙腈中的至少一种；

[0141] (b4)将该混合溶液旋涂至衬底上，所得涂层即为空穴传输层；

[0142] (b4.1)该空穴传输层的厚度为60‑160nm。

[0143] 步骤c：在两侧传输层表面生长钙钛矿光吸收层，钙钛矿光活性层的厚度为550‑600纳米；钙钛矿吸收层分为无机钙钛矿和有机‑无机杂化钙钛矿，无机钙钛矿包括但不限
于CrPbBr3、CrPbCl3、CrPbI3、CsSnBr3等。有机‑无机杂化钙钛矿包括但不限于CH3NH3PbI3、
CH3NH3PbCl3、CH3NH3PbBr3等

[0144] 优选地，如图5c所示，步骤c可以包括

[0145] (c1)在无水无氧并且充满高纯氮气的环境下在所述传输层上旋涂形成钙钛矿前驱体溶液；

[0146] (c2)加热台上烘烤5‑15分钟，加热温度为100‑130℃；

[0147] (c3)其中旋涂时间为40‑60s，旋涂转速为2000r/min‑4000r/min，

[0148] 步骤d：在钙钛矿吸收层上表面生长绝缘层，绝缘层能够透过可见光源，绝缘层包括但不限于常用的SiO2，以及高K材料，包括HfO2，Y2O3，La2O3等。

[0149] 优选地，如图5d所示，步骤d可以包括

[0150] (d1)利用磁控溅射工艺，采用第一掩模版，在钙钛矿光吸收层上表面生长绝缘层。

[0151] (d2)将绝缘层靶材放置在射频磁控溅射系统的靶位置；

[0152] (d3)将腔体抽至真空状态(5*10‑6Pa)，加热钙钛矿吸收层，通入气体Ar，

[0153] (d4)其中，绝缘层靶材与所述钙钛矿吸收层的距离为10cm，溅射功率为50W‑70W，沉积时间为1‑1.5h。

[0154] 步骤e：在绝缘层表面生长栅电极，栅电极能够透过可见光源，栅电极包括但不限于Au、ITO、FTO等

[0155] 优选地，如图5e所示，步骤e可以包括

[0156] (e1.1)采用第一掩模版，利用磁控溅射工艺在所述绝缘层上生长栅电极金属材料，包括：

[0157] (e1.1.1)以Au材料作为靶材，以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；

[0158] (e1.1.2)在工作功率60‑80W，真空度5*10‑4‑6*10‑3Pa的条件下，在所述绝缘层表面溅射形成Au栅电极金属材料；

[0159] (e1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述绝缘层上表面与栅电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成金属栅的制备。

[0160] 步骤f：在所述碳化硅衬底表面使用第二掩模版生长源漏电极，所述源漏电极包括Ni、Ag、Au、Al等，最终形成所述基于碳化硅/钙钛矿传输层异质结的晶体管器件。

[0161] 优选地，如图5f所示，步骤f可以包括

[0162] (f1.1)采用第二掩模版，利用磁控溅射工艺在所述衬底上表面生长栅电极金属材料，包括：

[0163] (f1.1.1)以氩气作为溅射气体通入溅射腔体中；

[0164] (f1.1.2)在工作功率60‑80W，真空度5*10‑4‑6*10‑3Pa的条件下，在所述衬底上表面溅射形成源漏电极金属材料；

[0165] (f1.2)在氮气和氩气的气氛下，利用快速热退火工艺在所述衬底上表面与源漏电极金属材料表面处形成欧姆接触以完成源漏电极的制备。

[0166] 本发明在N型SiC衬底/外延层一侧，施加某一方向栅压的情况下，开启沟道同时由钙钛矿层向沟道注入大量的N型载流子，施加反方向栅压的情况下，钙钛矿不再向沟道注入
N型载流子，直至沟道被夹断；在P型SiC衬底/外延层一侧，施加某一方向栅压的情况下，开
启沟道同时由钙钛矿层向沟道注入大量的P型载流子，施加反方向栅压的情况下，钙钛矿不
再向沟道注入N型载流子，直至沟道被夹断。由于生长阻挡层将SiC衬底分成了N型和P型两
种互补结构，可以通过调控使器件能工作在N型或者P型，增加了器件集成度，降低器件功耗
等。

[0167] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技
术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。