阅读说明：本技术 掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层、其制备方法及其应用、晶体管及其制备方法 (Hydrogen-doped indium gallium zinc oxide film layer, preparation method and application thereof, transistor and preparation method thereof ) 是由 黎年赐 邵龑 庞硕 何可 汪智伟 周长著 冯叶 杨春雷 于 2020-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层、其制备方法及其应用、晶体管及其制备方法,普通的铟镓锌氧化物对可见光基本没有响应,本发明提供了一种掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层,由于掺杂氢的铟镓锌氧化物的带隙小于或等于可见光的光子能量,因此能够对可见光产生良好响应。将这种掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层应用于光电晶体管中,可以可满足可见光探测领域对铟镓锌氧化物型光电晶体管的实际需求,这类光电晶体管将在显示与成像、光通信、遥感、生物医疗等领域发挥重要作用。(The invention discloses a hydrogen-doped indium gallium zinc oxide film layer, a preparation method and application thereof, a transistor and a preparation method thereof. The hydrogen-doped indium gallium zinc oxide film layer is applied to the photoelectric transistor, the actual requirements of the visible light detection field on the indium gallium zinc oxide type photoelectric transistor can be met, and the photoelectric transistor plays an important role in the fields of display and imaging, optical communication, remote sensing, biological medical treatment and the like.)

掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层、其制备方法及其应用、晶体管及 其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体材料制备技术领域、光电器件技术领域，具体涉及一种掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层、其制备方法及其应用、晶体管及其制备方法。

背景技术

随着人工智能、自动化的推进，实现自动识别与计算成为新一代科技发展追求的目标，可见光的探测技术则是首当解决的一项任务。可见光的探测以模拟人眼功能为前提，并在此基础上提高目标的识别和分辨能力。因此，可见光探测在显示与成像、光通信、遥感、生物医疗等领域发挥着重要作用。

传统的用于可见光探测的材料主要是晶硅材料，在多年的工业使用完善中，硅基的可见光探测材料已经实现了大批量生产，且具有成本低、工艺成熟、可见光分辨较高的特点，但硅基材料无法实现柔性弯曲等多方面的工艺要求。在此期间也有不少的新型探测材料涌现，碲镉汞材料、镓砷基化合物材料、有机聚合物材料等，但是考虑材料的环保性和成本及工艺复杂程度，仍需开拓新的材料及工艺领域。

在倡导绿色环保的潮流下，IGZO作为一种具有前景的光吸收材料，在探测器的研究中受到广泛关注。但IGZO材料在可见光范围内的响应较低，需要对材料进行进一步研究，以更好满足可见光的探测领域的需求。

发明内容

为解决上述现有光电晶体管中的IGZO光吸收材料对可见光范围内的响应较低，不能很好地应用于可见光探测领域的问题，本发明提供了一种新型IGZO材料及其制备方法，并进一步提供了可用于可见光探测的基于前述新型IGZO材料的晶体管及其制作方法。

为了达到上述发明目的，本发明提供一种掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层的制备方法，所述制备方法包括：在第一气体氛围下，采用镀膜工艺制备形成掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层；其中，所述第一气体氛围包括氢气，所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层的带隙宽度小于或等于可见光的光子能量。

进一步地，所述第一气体氛围还包括惰性气体，所述氢气与所述惰性气体的体积比小于或等于10:90。

进一步地，所述制备方法还包括：对所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层进行退火处理。

进一步地，所述制备方法还包括：对所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层进行退火处理的步骤包括：在混合气体氛围中，对所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层进行退火处理，所述混合气体包括氢气和惰性气体，所述氢气与所述惰性气体的体积比小于或等于10:90。

本发明进一步提供一种由上述的制备方法制备形成的掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层。

本发明进一步提供上述的掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层在半导体器件中的应用。

本发明进一步提供一种晶体管的制作方法，所述制作方法包括制作栅电极层、栅介质层、掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层、沟道层、源电极和漏电极的方法，其中，制作所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层的方法为上述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层的制备方法。

进一步地，制作栅电极层、栅介质层、掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层、沟道层、源电极和漏电极的方法，包括：

在衬底上制作形成所述栅电极层；

在所述栅电极层上制作形成所述栅介质层；

采用上述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层的制备方法在所述栅介质层上制作形成所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层；

在所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层上制作形成所述沟道层；

在所述沟道层上制作形成彼此间隔的所述源电极和所述漏电极。

本发明进一步提供一种由上述晶体管的制作方法制作形成的晶体管。

本发明还提供一种晶体管，包括：栅电极层、栅介质层、沟道层、源电极和漏电极，其特征在于，所述晶体管还包括：设置在所述栅电极层、所述栅介质层、所述沟道层、所述源电极和所述漏电极中至少一个的上方或下方的光吸收层，其中，所述光吸收层的带隙宽度小于或等于可见光的光子能量。

在所述晶体管中，所述栅电极层设置于衬底上；

所述栅介质层设置于所述栅电极层上；

所述光吸收层设置在所述栅介质层上；

所述沟道层设置在所述光吸收层上；

所述源电极和所述漏电极设置于所述沟道层上，且所述源电极和所述漏电极彼此间隔开。

进一步地，所述光吸收层为掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层，其中，所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层由上述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层的制备方法制备形成。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

相比普通的对可见光基本没有响应的铟镓锌氧化物，本发明提供的掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层，其带隙小于或等于可见光的光子能量，因此能够吸收可见光的光子并产生电子，在外加电场的作用下，可形成光电流。

本发明提供的晶体管，其通过利用上述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层作为光吸收层，因而该光吸收层能够吸收可见光的光子并产生电子，在外加电场的作用下，形成光电流。因此制作得到的晶体管可以对可见光产生良好的响应，可在可见光波段进行探测。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：

图1为本发明的光电晶体管结构示意图；

图2为本发明实施例1和对比例1的光电晶体管的电流响应率曲线；

图3为本发明实施例1的光电晶体管的转移特性曲线；

图4为本发明对比例1的光电晶体管的转移特性曲线。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。

基于现有光电晶体管中的IGZO光吸收材料对可见光范围内的响应较低，不能很好地应用于可见光探测领域的问题，本发明提供了一种新型IGZO材料及其制备方法，并进一步提供了可用于可见光探测的基于前述新型IGZO材料的晶体管及其制作方法。

1、本发明的一些实施例提供一种新型IGZO膜层的制备方法，包括：在铟镓锌氧化物膜层的制备过程中通入氢气，以形成掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层，所述掺杂氢的铟镓锌氧化物的带隙宽度小于或等于可见光的光子能量。

在其中一些实施例中，采用磁控溅射技术制备掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层，具体来说，包括步骤：

以铟、镓、锌、氧的原子比为1:1:1:4的铟镓锌氧化物作为靶材，将载体放置于磁控溅射反应腔中；

排空磁控溅射反应腔内的气体，至其内压强达到5×10^-5Pa以下；

向磁控溅射反应腔中通入第一混合气体，第一混合气体包括氢气和惰性气体，以氢气与惰性气体的体积总数为100份计，控制氢气与惰性气体的体积比小于或等于10:90；

调控溅射起辉后，设定磁控溅射反应腔的工作压强和功率后，开始溅射沉积掺杂氢的铟镓锌氧化物。

在其他一些实施例中，还包括在管式退火炉中对所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层进行退火处理，退火处理的工艺参数包括：退火气氛包含惰性气体，退火温度为50℃-150℃，退火炉内压强为10Pa-10kPa。

其中，根据IGZO材料是否具有期待的可见光吸收性能来确定退火气氛中是否加入氢气。当在退火气氛中加入氢气时，以氢气与惰性气体的体积总数为100份计，控制氢气与惰性气体的体积比小于或等于10:90。

在其他一些实施例中，采用化学气相沉积工艺制备掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层，具体来说，是在包含氢气的气氛下，采用In₂O₃、Ga₂O₃、ZnO作为靶材，沉积生长掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层。

2、本发明的一些实施例进一步提供一种基于上述的制备方法制备的掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层。

其中，掺杂氢的铟镓锌氧化物铟、镓、锌、氧的原子比与靶材中的原子比相同，为1:1:1:4。

掺杂氢的IGZO材料的结构为非晶结构，其中，氢原子的掺杂使得材料具有深能级缺陷，材料的带隙小于或等于可见光的光子能量；In³⁺离子可以形成5S电子轨道，有利于高速自由载流子在半导体内部的传输；氧化镓(Ga₂O₃)有很稳定的金属-氧离子键，这就会抑制材料内部氧空位的产生；氧化锌(ZnO)中的锌离子可以形成稳定的四面体结构。

3、本发明的一些实施例进一步提供一种基于上述的掺杂氢的铟镓锌氧化物的应用：将所述掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层作为半导体材料层应用于半导体器件中。

掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层具有良好的可见光响应效果，这是因为掺杂氢的铟镓锌氧化物的带隙小于或等于可见光的光子能量，可以吸收可见光的光子并产生电子，在外加电场的作用下，形成光电流。

4、本发明的一些实施例进一步提供一种光电晶体管的制作方法，包括制作栅电极层、栅介质层、光吸收层、沟道层、源电极和漏电极的步骤，所述光吸收层为掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层，制作所述光吸收层的方法为前述的掺杂氢的铟镓锌氧化物膜层的制备方法。

光电晶体管包括底栅结构式光电晶体管和顶栅结构式光电晶体管。

底栅结构式又包括底栅-顶接触结构和底栅-底接触结构。其中，在底栅-顶接触结构中，由下至上依次设置衬底、栅电极层、栅介质层、光吸收层、沟道层、源电极和漏电极，源、漏电极远离衬底。该结构中光吸收层受栅电极层电场影响的面积大于源、漏电极在底部的器件结构，因此具有较高的载流子迁移率。在底栅-底接触结构中，由下至上依次设置衬底、栅电极层、栅介质层、同层间隔设置的源电极和漏电极、沟道层、光吸收层。

顶栅结构式光电晶体管由下至上依次设置衬底、光吸收层、沟道层、同层间隔设置的源电极和漏电极、栅介质层、栅电极层。

本发明的一些实施方案提供底栅-顶接触结构的光电晶体管的制备方法，包括步骤：

(1)选择光电晶体管的衬底。

(2)在所述衬底上形成栅电极层。

(3)在所述栅电极层上形成栅介质层。

(4)在所述栅介质层上形成光吸收层，光吸收层的材料包括掺杂氢的IGZO。

(5)在所述光吸收层上形成沟道层。

(6)在所述沟道层上形成源电极和漏电极。

针对步骤(1)，在一些优选的实施例中，衬底可以选自硅衬底、氧化硅衬底、玻璃衬底、陶瓷衬底、柔性聚合物衬底中的任意一种。柔性聚合物衬底可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)衬底或聚酰亚胺(PI)衬底。

针对步骤(2)，在一些优选的实施例中，栅电极层的材料可以选自金属钼、金属铝、铟锡氧化物、铝掺杂的氧化锌中的任意一种。

针对步骤(2)，在一些优选的实施例中，采用磁控溅射技术形成栅电极层，具体来说：将清洗完成后的硅片衬底放入磁控溅射反应腔内，直流溅射生长1μm的钼(Mo)电极层。为了提高粘附性和导电率，在生长Mo电极层时，可以分两步生长：第一步，先在高压(2.8Pa的气压下，350W功率溅射19圈)下生长疏松的Mo电极层，提高与基底的粘附力；第二步，在低压(0.3Pa气压下，1000W功率溅射9圈)下生长致密层的Mo电极层，以优化Mo电极层的导电性。

针对步骤(3)，在一些优选的实施例中，栅介质层的材料可以选自三氧化二铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)、氮化硅Si₃N₄、二氧化钛(TiO₂)中的任意一种。

针对步骤(3)，在一些优选的实施例中，在室温-150℃的温度条件下，采用原子层沉积工艺(ALD)在所述栅电极层上沉积一层厚度为10-60nm的Al₂O₃膜作为栅介质层。Al₂O₃的迁移率可达到8cm²/V^-1s^-1，且生长温度低，适合在柔性衬底上生长。

针对步骤(3)，在一些优选的实施例中，将步骤(2)的产品放入ALD反应腔内，抽真空至5Pa，通入铝源300ms，使铝原子沉积在电极层上，抽真空3s，除去过多的铝源，再通入N₂，洗去腔内的铝源，抽气15s，之后通入水蒸气3s，提供氧源，抽气3s，通入N₂，抽气15s，洗去过多的氧源，以此为一个循环，重复循环400次，溅射生长40nm的Al₂O₃栅介质薄膜，生长温度为室温。

针对步骤(4)，在本发明提出的实施方案中，光吸收层的材料是掺杂氢的铟镓锌氧化物(铟镓锌氧化物的简称为IGZO)。这是由于：未掺杂氢的IGZO材料，其带隙较大，只能吸收波长较短的光，对红外以及可见光部分几乎完全光学透明。而氢的掺杂使得IGZO材料形成了深能级缺陷，使其带隙小于或等于可见光的光子能量，因此可以对可见光产生更好的响应。通过调节氢掺杂的浓度，可以获得具有不同带隙的掺杂氢的IGZO材料。

另外，IGZO材料属于环保材料，制备过程没有有害物质的产生，生产环境优良。

针对步骤(4)，光吸收层的厚度优选为5-50nm。光吸收层厚度不可过厚，以保证产生的载流子能尽快扩散到沟道层中。

针对步骤(4)，在一些优选的实施例中，在一些优选的实施例中，光吸收层的制作技术可以选自磁控溅射、原子层沉积、真空蒸镀、电子束镀膜中的任意一种。

在一些采用磁控溅射这一技术形成光吸收层的实施例中，步骤(4)包括：

(4-10)：将形成有栅电极层和栅介质层的衬底放置于磁控溅射反应腔中。

(4-11)：排空磁控溅射反应腔内的气体，至其内压强达到5×10^-5Pa以下。

(4-12)：向磁控溅射反应腔中通入包含氢气和惰性气体的第一混合气体。

(4-13)：调控溅射起辉后，磁控溅射反应腔的工作压强设定为0.9Pa，功率为100W。

针对步骤(4-12)，氢气体积分数太小时，就无法使IGZO的带隙达到可见光的光子能量吸收级别；而氢气的体积分数太大时，则会使IGZO产生过多的缺陷而影响器件的探测性能。在一些优选的实施例中，在第一混合气体中，以氢气与惰性气体的体积总数为100份计时，氢气与惰性气体的体积比小于或等于10:90。在进一步优选的实施例中，氢气与惰性气体的体积比等于4:96。

为了进一步提高器件的性能，还可以对掺杂氢的铟镓锌氧化物膜进行退火处理。退火处理的条件包括：退火温度被设定为50-150℃、退火压强被设定为10Pa-10kPa、气体环境为第二混合气体，其中第二混合气体包括氢气和惰性气体。需要注意的是，退火温度过高会造成组分流失。在第二混合气体中，以氢气与惰性气体的体积总数为100份计时，氢气与惰性气体的体积比小于或等于10:90。具体来说，根据掺杂氢的IGZO是否具备了期待的可见光吸收性能，再来确定第二混合气体中氢气的比例，因此不限定第二混合气体必须与第一混合气体中的氢气比例一致。

本发明实施例中的惰性气体指的是不会影响光吸收层形成的气体，优选的是氮气或者稀有气体(如氦、氖或氩)。

针对步骤(4)，在一些形成光吸收层的实施例中，还可以采用In₂O₃、Ga₂O₃、ZnO作为靶材沉积掺杂氢的铟镓锌氧化物，控制In:Ga:Zn:O原子比＝1:1:1:4。通过调整In₂O₃、Ga₂O₃、ZnO的用量比例即可实现前述原子比，例如：一般将其物质的量比例控制在n(In₂O₃):n(Ga₂O₃):n(ZnO)＝x:x:2x，其中，n表示物质的量，x为任意数值。

针对步骤(5)，沟道层是晶体管不可缺少的一部分，光吸收层因光响应产生的载流子会在源漏电压调控下在沟道层流动。沟道层材料可以与吸收层材料不一致，但要求迁移率尽可能高。在一些优选地实施例中，沟道层的材料选自铟镓锌氧化物、掺杂氢的铟镓锌氧化物、非晶硅、石墨烯、二硫化钼中的任意一种。

沟道层的形成步骤包括：在光吸收层上生长薄膜，然后在薄膜表面进行沟道图型刻蚀。刻蚀的方法有多种，本发明不对此工艺进行具体的限定。优选沟道层薄膜的厚度为10-150nm。

针对步骤(6)，源电极选自镍电极或铝电极；漏电极选自镍电极或铝电极。

在一些优选的实施例中，采用蒸镀的方法制作Ni源电极和Ni漏电极，具体的步骤包括：将样品用掩膜版覆盖后放入腔室内，抽真空达6×10^-3Pa，依次打开加热电柜、冷却水、电风扇以及样品旋转，加压并调节电子束流为4/s，蒸镀Ni薄膜厚2μm左右即可。

在一些优选的实施例中，也可以采用电子束蒸发法在沟道层上形成电极，其中，源电极和漏电极不直接接触，位于沟道层的两侧。

5、本发明的一些实施方案提供一种根据上述制作方法制作形成的底栅-顶接触结构的光电晶体管，其结构示意图参见图1。该光电晶体管为膜层结构，包括依次叠加设置的衬底1、栅电极2、栅介质层3、光吸收层4和沟道层5，沟道层两侧设有源电极6和漏电极7；其中，光吸收层的材料包括掺杂氢的IGZO。

其中，衬底1可以是硅衬底、氧化硅衬底、玻璃衬底、陶瓷衬底、柔性聚合物衬底中的任意一种。柔性聚合物衬底可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)衬底或聚酰亚胺(PI)衬底。

其中，栅电极2可以是钼电极、铝电极、铟锡氧化物电极、铝掺杂的氧化锌电极中的任意一种。

其中，栅介质层3可以是三氧化二铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)、氮化硅Si₃N₄、二氧化钛(TiO₂)中的任意一种。

其中，光吸收层4是掺杂氢的IGZO膜。氢的掺杂使得IGZO材料形成了深能级缺陷，其带隙小于或者等于可见光的光子能量，因此掺杂氢的IGZO膜作为光吸收层时，光吸收层能够吸收可见光的光子，进而产生电子，在外加电场的作用下，形成光电流。

在一些优选的实施例中，光吸收层4的厚度为5-50nm。

其中，沟道层5可以选自IGZO膜、掺杂氢的IGZO膜、非晶硅膜、石墨烯膜、二硫化钼膜中的任意一种中的任意一种。

在一些优选的实施例中，沟道层的厚度为10-150nm。

其中，源电极6可以选自镍电极或铝电极。

其中，漏电极7可以选自镍电极或铝电极。

总的来说：本发明的实施例制备了具有深能级缺陷的掺杂氢的IGZO，使其带隙小于或等于可见光的光子能量，进而可以对可见光产生良好的响应，解决了普通IGZO对可见光响应低的问题。

本发明的实施例制作了一种包含掺杂氢的IGZO的光吸收层的光电晶体管，由于该光吸收层的材料包括上述的掺杂氢的IGZO，因此这种新型的光吸收层可以对可见光产生良好的响应，进而该类光电晶体管可以实现在可见光波段进行探测的目的，解决了现有的IGZO型光电晶体管难以应用于可见光探测领域的问题。

以下将结合具体的实施例来说明本发明的上述掺杂氢的IGZO及其制备方法、光电晶体管及其制作方法，本领域技术人员所理解的是，下述实施例仅是本发明的具体示例，而不用于限制其全部。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的常规技术或条件或者按照产品说明书进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

(1)衬底选择硅片衬底(SiO₂/Si)，清洗衬底并干燥后备用。

(2)栅电极生长。将清洗完成后的硅片衬底放入磁控溅射反应腔内，直流溅射生长厚度为1μm的钼电极层。为了提高粘附性和导电率，在生长Mo电极时，分两步生长：第一步，先在高压(2.8Pa的气压下，350W功率溅射19圈)下生长疏松的Mo层，提高与基底的粘附力；第二步，在低压(0.3Pa气压下，1000W功率溅射9圈)下生长致密层的Mo，以优化Mo电极的导电性。

(3)栅介质层生长。将步骤(2)得到的样品放入原子层沉积(ALD)设备内，依次通入铝源和氧源，室温下沉积厚度为40nm的Al₂O₃栅介质层。

(4-1)光吸收层生长。将上述步骤(3)得到的样品放入磁控溅射反应腔内，首先通过机械泵和分子泵将溅射前腔体压强抽到5×10^-5Pa，温度为室温，溅射时向腔体通Ar和H₂，控制Ar：H₂的体积比例约为96:4，将溅射腔的腔体压强调控在2Pa溅射起辉，之后控制腔体工作压强为0.9Pa，在100W下进行溅射，形成30nm厚的掺杂氢的IGZO薄膜。其中，溅射使用的靶材为铟镓锌氧化物，靶材中In:Ga:Zn:O原子比为1:1:1:4。

(4-2)光吸收层的后退火。对掺杂氢的IGZO薄膜进行退火处理，退火处理在管式退火炉中进行，退火气体环境为H₂和N₂的混合气体，其中，H₂的体积比例为4％，压强为10kPa，退火温度为100℃。

(5)沟道层生长。采用步骤(4-1)的方法，适当改变参数，生长厚度为100nm的第二IGZO薄膜。

以3000r/min的速率在第二IGZO薄膜表面旋涂一层正性光刻胶薄膜，在光刻板辅助下光刻显影得到沟道图形。接着在稀盐酸溶液中湿法刻蚀6min，并使用丙酮去除沟道上表面残留光刻胶，得到沟道。

(6)源漏电极生长。在完成前5个步骤的条件下，对晶体管进行源漏电极的生长，使用电子束蒸发，在晶体管上蒸镀一层Ni电极，得到光电晶体管。

本实施例制作的光电晶体管，包括依次叠加设置的硅片衬底、1μm厚的钼电极层、40nm厚的Al₂O₃栅介质、30nm厚的掺杂氢的IGZO光吸收层、厚度为100nm的掺杂氢的IGZO沟道层、源漏电极层，其中，源漏电极层由彼此间隔的Ni源电极和Ni漏电极组成。

对比例1

采用与实施例1相同的制备步骤和工艺参数，进行IGZO型光电晶体管的制作。相同之处不再赘述，对比例与实施例1不同之处在于：在步骤(4-1)中，溅射时只通入Ar，不通入H₂；在步骤(4-2)中，退火气体环境为高纯N₂，没有氢气。

本对比例制作的光电晶体管，包括一次叠加设置的硅片衬底、1μm厚的钼电极层、40nm厚的Al₂O₃栅介质、30nm厚的IGZO光吸收层、厚度为100nm的沟道层、源漏电极层，其中，源漏电极层是彼此间隔的源电极和漏电极。

对上述实施例和对比例的光电晶体管进行表征测试，测试结果和分析入如下：

实施例1和对比例1制作的光电晶体管在300nm-700nm波段的电流响应率曲线如图2所示，其中，电流响应率以R表示，单位为A·W^-1。由图2可知，实施例1制作的具有掺杂氢的光吸收层的光电晶体管，其在300nm-500nm波段具有较高的电流响应率，明显优于对比例1的光电晶体管。

实施例1和对比例1制作的光电晶体管在波长450nm、不同功率的光照下的转移特性曲线分别如图3和图4所示。由图3可知，在不同功率光照下，采用掺杂氢的IGZO薄膜作为光吸收层的光电晶体管对不同功率光照能产生不同程度的响应，随着光照强度增加，响应电流越大；由图4可知，采用普通(没有掺杂氢的)IGZO薄膜作为光吸收层的光电晶体管在波长为450nm的光照条件下没有明显响应，且改变光照的功率后，光响应程度也没有明显变化。

上述实施例1、对比例1的测试结果则说明了，普通的IGZO型光电晶体管对于可见光基本没有响应，本发明实施例1制作的光电晶体管，由于其光吸收层为掺杂氢的IGZO薄膜，因此可以对可见光产生良好的响应，实现了IGZO型光电晶体管在可见光探测领域的应用。其中的原因在于，掺杂氢的IGZO材料的带隙小于可见光的光子能量，进而能够吸收可见光的光子并产生电子，在外加电场的作用下，形成光电流。

虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。