本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种具有改良结构的低工作电压反相器及其制作方法。

背景技术：

近年来，逻辑电路被广泛应用于各种半导体集成电路中，例如，动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)，静态随机存取存储器(staticrandomaccessmemory，sram)，和液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)等。其中，反相器是逻辑电路的基础。

传统互补型金属-氧化物-半导体(complementarymetal-oxide-semiconductor,cmos)反相器，通常采用硅沟道实现，通过在硅中掺杂iii族元素(如硼)形成p型沟道，或者通过在硅中掺杂五族元素(如磷)形成n型沟道。由于成熟的硅基集成电路技术，这类反相器已经被普遍应用于大量电子产品。进一步的说，鉴于氧化物半导体材料的综合优势，以其作为有源沟道层的氧化物薄膜晶体管正成为电子信息产业的明星，在新一代透明柔性平板显示或可穿戴、便携式电子产品等领域具有极强的应用前景。

虽然氧化物薄膜晶体管的性能较好，其场效应电子迁移率高达10～100cm2/vs，然而尚缺乏与之相匹配的具有p型导电特性的氧化物薄膜晶体管。具体地说，目前报道的p型氧化物薄膜晶体管不仅器件性能较差(空穴迁移率;1cm2/vs)，稳定性有待提高，而且工艺也相对复杂。因此基于全氧化物的cmos反相器电路的电学性能受到极大影响。虽然人们采用p型有机晶体管与n型氧化晶体管结合制作了一些cmos反相器电路，但是p型有机晶体管的问题是迁移率也较小(;1cm2/vs)，稳定性也较差。有鉴于此，人们也采用两种具有不同阈值电压的n型氧化物薄膜晶体管来设计反相器电路。

但是，上述反相器采用的晶体管通常采用传统的栅介质薄膜，其单位面积电容较小，通常小于几十nf/cm2，器件的工作电压较大(通常;5v)，因此设计的反相器电路存在工作电压相对较大的缺点。此外，这种反相器的制作工艺需要多个光刻掩膜步骤，存在复杂度高、工艺成本较高的缺点。上述缺点限制了上述反相器在低功耗和便携式电子产品中的应用。

例如，传统双栅型薄膜晶体管通常采用上下结构，即结合底栅晶体管和顶栅晶体管于一体，关键部位需要采用“底栅/栅介质/沟道/栅介质/顶栅”这一至少5层结构，沟道层两侧需要另外采用导电层获得电接触。这一结构需要多步光刻掩膜工艺，工艺流程复杂，每步均需要严格的对准工艺，成本高昂。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述反相器技术现状的不足，提出一种低工作电压反相器及其制作新工艺，反相器对作为驱动单元的晶体管的性能要求低，通过侧向电极的调控效应，有效实现反相器电学性能的改善。该制作工艺简单易行，能够极大地降低反相器的制作成本，适于大面积连续生产。

在本发明的一个方面，提供了一种反相器,包含：晶体管与电阻，其中，

晶体管包含：双电层栅介质层、位于双电层栅介质层的一侧的栅电极，以及位于双电层栅介质层的另一侧的至少一个侧向调控端、沟道、源极与漏极，其中，沟道分别与源极、漏极接触；并且，侧向调控端均不与沟道、源极与漏极电联通；并且

电阻的一端与漏极电联通，另一端用于施加电源电压vdd；

晶体管的栅电极作为输入端，漏极作为输出端，源极接地，至少一个侧向调控端用于施加固定偏压vm，固定偏压vm用于调整晶体管的阈值电压。

在本发明的一个优选例中，晶体管为底栅型晶体管，其中，绝缘衬底上的导电层作为位于双电层栅介质层一侧的底栅电极。

在本发明的一个优选例中，侧向调控端用于通过调节固定偏压vm，以及底栅电极上施加的输入电压，通过双电层栅介质层的双电层效应，实现对沟道的导电性的控制。

在本发明的一个优选例中，沟道层独立地选自下组：氧化铟锌、铟镓锌氧、铟钨氧化物，并且，沟道层厚度为10nm～100nm。

在本发明的一个优选例中，源极、漏极、侧向调控端或底栅电极独立地选自下组：inzno薄膜、ag薄膜、au薄膜、cu薄膜、insno薄膜。

在本发明的一个优选例中，栅介质层采用具有双电层调控效应的固态电解质，且独立地选自下组：疏松的氧化物介质膜、海藻酸钠膜、壳聚糖膜。

在本发明的一个优选例中，具有双电层调控效应的固态电解质独立地选自下组：疏松氧化硅薄膜和疏松氧化铝薄膜。

在本发明的一个优选例中，具有双电层调控效应的固态电解质的单位面积电容为0.1～100μf/cm2。

在本发明的一个优选例中，所述晶体管包含的侧向调控端的数量为1-4个。

在本发明的一个优选例中，所述侧向调控端的面积是所述沟道面积的0.1倍～10倍。

在本发明的一个优选例中，所述侧向调控端与所述沟道的间距为沟道尺寸的0.5倍～10倍。

在本发明的另一个方面，提供了一种反相器的制作方法，包含以下步骤：

步骤1：提供绝缘衬底，

步骤2：在绝缘衬底的表面上形成底栅电极；

步骤3：在底栅电极的表面上形成双电层栅介质层；

步骤4：在双电层栅介质层上形成图形化的沟道层、图形化的源极和漏极，以及至少一个图形化的侧向调控端，其中，沟道分别与源极、漏极接触，侧向调控端不与沟道、源极与漏极电联通；

步骤5：将一个电阻的一端与漏极连接。

在本发明的另一个方面，还提供了一种电子产品，该电子产品包含上述反相器。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的反相器结构示意图；

图2a-2c是根据本发明制作得到的反相器的电学特性测试结果；

图3是根据本发明的一个实施例的反相器制作方法的流程示意图；

图4是根据本发明的反相器的电路示意图。

在各附图中，1：绝缘衬底；2：底栅电极；3：双电层栅介质层；4a和4b：第一和第二侧向调控端；5a：漏极；5b：源极；6：电阻；7：沟道。vdd：施加的电源电压；vin：输入端施加的电压；vout：输出端检测的电压；vm：调控端施加的偏压。

具体实施方式

本发明人经过广泛而深入的研究，发现在反相器的晶体管的栅介质层采用双电层固态电解质，能够显著地降低反相器的工作电压并具有高电压增益性，与此同时，在晶体管上设置侧向调控端，通过调控端偏压的施加，可以有效调控晶体管的电学性能，从而调控反相器的电学性能。因此本发明提出的低工作电压反相器及其制备方法，在获得低工作电压、高电压增益性同时，还进一步降低了制作成本，在生物化学传感、低功耗便携式电子产品和仿生电子产品领域具有广阔的应用前景。

本发明典型的技术方案包括：

在绝缘衬底上沉积导电层作为底栅电极，在该底栅电极上沉积的具有双电层调控效应的固态电解质作为栅介质，在该栅介质上沉积的图形化的半导体薄膜作为薄膜晶体管沟道层；在沟道层上合适位置沉积的源、漏电极，同时同步沉积互不联通的图形化导电层作为侧向调控端。将薄膜晶体管的源极接地，将晶体管的漏极与电阻器串联，在电阻器的另一端上施加电源电压vdd，将晶体管的栅电极作为输入端，将晶体管的漏极作为输出端，同时在晶体管上设置的一个或多个侧向调控端上施加固定偏压，用于调控反相器的电学性能，从而获得一个拥有改良结构的低工作电压反相器。

反相器

本发明提供了一种反相器，包含：晶体管与电阻，其中，

晶体管包含：双电层栅介质层、位于双电层栅介质层的一侧的栅电极，以及位于双电层栅介质层的另一侧的至少一个侧向调控端、沟道、源极与漏极，其中，沟道分别与源极、漏极接触；并且，侧向调控端均不与沟道、源极与漏极电联通；并且，

电阻的一端与漏极电联通，另一端用于施加电源电压vdd；

晶体管的栅电极作为输入端，漏极作为输出端，源极接地，至少一个侧向调控端用于施加固定偏压vm，固定偏压vm用于调整晶体管的阈值电压。

在本发明中，固定偏压vm用于调控晶体管的电学性能，更具体的是调控晶体管的阈值电压，从而进一步实现反相器的平衡噪音容限。或者说，侧向调控端用于通过调节固定偏压vm，以及底栅电极上施加的输入电压，通过双电层栅介质层的双电层效应，实现对沟道的导电性的控制。

为了便于理解，下面进一步说明本发明反相器的结构原理。图4是本发明一种反相器实例的电路示意图。应理解，本发明的保护范围并不受所述原理的限制。

在本发明中，沟道层的厚度没有特别限制，通常为10nm～100nm。

栅介质层采用具有双电层调控效应的固态电解质，且可以独立地选自下组：疏松的氧化物介质膜、海藻酸钠膜、壳聚糖膜。更具体的说，具有双电层调控效应的固态电解质可以独立地选自下组：疏松氧化硅薄膜和疏松氧化铝薄膜。

在本发明中，上述具有双电层调控效应的固态电解质的单位面积电容为0.1～100μf/cm2。

在本发明中，输入电压vin的范围可以是-1v～3v，电源电压vdd的范围可以是0v～3v。

在本发明中，涉及的双电层固态电解质具有以下属性，在外电场的作用下，固态电解质中存在的离子向电解质/电极界面或电解质/沟道界面迁移，进而在电极一侧或沟道一侧诱导一层与离子电性相反、电荷量相同的载流子聚集层，从而在界面处诱导产生界面双电荷层，这一界面双电荷层的厚度极小(～1nm)，其单位面积电容极大(0.1～100μf/cm2)，因此这种固态电解质具有极强的静电调控能力，采用这种固态电解质作为栅介质的氧化物薄膜晶体管的工作电压极小(;2v)。

进一步地，在底栅型氧化物薄膜晶体管上设置了侧向调控端，通过侧向调控端偏压的设置，有效调控薄膜晶体管的器件性能，从而方便实现反相器的平衡噪音容限。

在本发明中，侧向调控端数量没有特别限定，从实际应用角度出发，数量可以为1～10个，优选1-4个；侧向调控端的面积没有特别限定，从实际应用角度出发，面积应为沟道面积的0.1倍～50倍，作为优选面积应为沟道面积的0.5倍～10倍；侧向调控端与沟道的间距也没有特别限定，这是基于双电层栅介质的双电层调控效应，从实际应用角度出发，间距应该为沟道尺寸的0.1倍～1000倍，优选为0.5倍～10倍。

需要指出的是，在本发明的其他优选例中，在设置有多个侧向调控端的条件下，可以选择其中一个或若干个侧向调控端施加固定偏压。

在本发明中，绝缘衬底没有特别限制。优选的绝缘衬底包括(但并不限于)：沉积有热氧化sio2的单晶硅衬底、玻璃衬底、塑料衬底、纸张衬底、陶瓷衬底。

在本发明中，固态电解质没有特别限制。优选的具有双电层调控效应的固态电解质可以是疏松的氧化物介质膜、海藻酸钠膜、壳聚糖膜、或其组合，优选为疏松sio2薄膜和疏松al2o3薄膜。

在本发明中，优选的沟道层包括(但并不限于)：铟锌氧化物复合薄膜(inzno)、铟镓锌氧化物复合薄膜(ingazno)、铟钨氧化物薄膜(iwo)、或其组合。

在优选例中，源极、漏极、侧向调控端或底栅电极可以独立地选自下组：inzno薄膜、ag薄膜、au薄膜、cu薄膜、insno薄膜。

在本发明中，采用电子导电氧化物半导体薄膜作为薄膜晶体管(tfts)沟道，采用具有双电层调控效应的固态电解质作为栅介质，制作n型氧化物tfts。

根据本发明，通过沟道导电性的改变(或者电阻的电阻值的改变)，实现电源电压vdd在电阻和沟道上的分配方式的改变。因此沟道的电阻随栅电极偏压(或输入电压)发生变化的区域直接影响反相器的电压转移曲线，反相器电压转移曲线上存在电压转变阈值电压(vinv)，如果vinv＝vdd/2，即可达到平衡噪音容限条件。但是，如果沟道电阻随栅电极偏压(或输入电压)发生变化的区域不佳，则无法实现平衡噪音容限条件。因此结合本发明的侧向调控端技术，可以实现沟道电阻随栅电极偏压(或输入电压)发生变化区域的有效调控，从而实现平衡噪音容限条件。

制作方法

本发明还提供了反相器的制作方法，它包含以下步骤：

步骤1：提供绝缘衬底，

步骤2：在绝缘衬底的表面上形成底栅电极；

步骤3：在所述底栅电极的表面上形成双电层栅介质层；

步骤4：在所述双电层栅介质层上形成图形化的沟道层、图形化的源极和漏极，以及至少一个图形化的侧向调控端，其中，所述沟道分别与所述源极、所述漏极接触，所述侧向调控端不与所述沟道、所述源极与漏极电联通；

步骤5：将一个电阻的一端与所述漏极连接。

在本发明中，可以选用本领域常规的制造设备，选用上述合适的材料，通过现有的方法，制备本发明的所述的反相器。代表性的制备方法包括(但并不限于)：沉积法、溅射法、热蒸发法、或其组合。

应用

本发明的反相器可应用于各种不同场合。

本发明提供了一种电子产品，所述电子产品包含本发明所述的反相器。

典型地，所述的电子产品包括：各类传感器(如生物化学传感器)、低功耗或便携式电子产品和仿生电子产品。

本发明的主要优点包括：

1)本发明采用具有双电层调控效应的固态电解质作为栅介质，其单位面积电容极大，因此具有极强的静电调控特性，可以极大地降低氧化物薄膜晶体管的工作电压，从而可以获得低工作电压的反相器。

2)由于固态电解质的超强电容耦合效应，器件制作的对准要求低，同时源、漏电极和侧向调控端均可以同步获得，可以极大地降低器件制作的工艺成本，适于大面积连续生产。

3)在底栅型氧化物薄膜晶体管上设置了侧向调控端，通过侧向调控端偏压的设置，有效调控薄膜晶体管的器件性能，因此反相器的电学性能可以通过侧向调控端偏压的设置来调控，从而方便实现反相器的平衡噪音容限。

4)由于反相器电路的工作电压低，可以在较低工作电压下获得较大的反相器电压增益，且电压传输曲线特性的电压转变区域窄，利于改善反相器动态电学特性。

5)在本发明中，晶体管采用底栅结构结合侧栅结构，侧向调控端可以与源极同步沉积，减少了对准工艺的要求，而且侧向调控端能够有效调控底栅型晶体管的电学性能，而采用传统栅介质的薄膜晶体管无法实现这一功能。

因此，本发明提供的低工作电压反相器制作方法极大地降低了反相器电路的工作电压，改善了反相器的电学特性，且制作工艺简单、成本低廉，在生物化学传感、低功耗便携式电子产品和仿生电子产品等领域具有十分广阔的应用前景。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和重量份数。

实施例：反相器1

根据本实施例的反相器，包含：晶体管与电阻，其中，

晶体管包含：双电层栅介质层、位于双电层栅介质层的一侧的栅电极，以及位于双电层栅介质层的另一侧的至少一个侧向调控端、沟道、源极与漏极，其中，沟道分别与源极、漏极接触；并且，侧向调控端均不与沟道、源极与漏极电联通；并且，

电阻的一端与漏极电联通，另一端用于施加电源电压vdd；

晶体管的栅电极作为输入端，漏极作为输出端，源极接地，侧向调控端之一用于施加固定偏压vm，固定偏压vm用于调整晶体管的阈值电压。

具体地说，固定偏压vm用于调控晶体管的电学性能，更具体的是调控晶体管的阈值电压，从而进一步实现反相器的平衡噪音容限。或者说，侧向调控端用于通过调节固定偏压vm，以及底栅电极上施加的输入电压，通过双电层栅介质层的双电层效应，实现对沟道的导电性的控制。

在本实施例中，沟道层可以独立地选自下组：氧化铟锌、铟镓锌氧、铟钨氧化物，并且，沟道层厚度为10nm～100nm。

源极、漏极、侧向调控端或底栅电极可以独立地选自下组：inzno薄膜、ag薄膜、au薄膜、cu薄膜、insno薄膜。

栅介质层采用具有双电层调控效应的固态电解质，且可以独立地选自下组：疏松的氧化物介质膜、海藻酸钠膜、壳聚糖膜。更具体的说，具有双电层调控效应的固态电解质可以独立地选自下组：疏松氧化硅薄膜和疏松氧化铝薄膜。

上述具有双电层调控效应的固态电解质的单位面积电容为0.1～100μf/cm2。

输入电压vin的范围可以是-1v～3v，电源电压vdd的范围可以是0v～3v。

在本实施例中，涉及的双电层固态电解质具有以下属性，在外电场的作用下，固态电解质中存在的离子向电解质/电极界面或电解质/沟道界面迁移，进而在电极一侧或沟道一侧诱导一层与离子电性相反、电荷量相同的载流子聚集层，从而在界面处诱导产生界面双电荷层，这一界面双电荷层的厚度极小(～1nm)，其单位面积电容极大(0.1～100μf/cm2)，因此这种固态电解质具有极强的静电调控能力，采用这种固态电解质作为栅介质的氧化物薄膜晶体管的工作电压极小(;2v)。

在本实施例中，在底栅型氧化物薄膜晶体管上设置了侧向调控端。

以沟道长度和沟道宽度分别为80μm和1mm为例，可以选择侧向调控端的数量为1个，侧向调控端的尺寸为150μm×1mm，侧向调控端距离漏极的间距为300μm。

实施例：反相器2

本实施例的反相器与上述实施例基本相同，不再赘述，它们之间的区别在于，本实施例的反相器采用的是底栅型晶体管。

更具体的说，如图1所示，本实施例的反相器包含晶体管与电阻6，其中，

晶体管包含：双电层栅介质层3、位于双电层栅介质层的一侧的底栅电极2，以及位于双电层栅介质层3的另一侧的第一侧向调控端4a和第二侧向调控端4b、沟道层7、源极5b与漏极5a，其中，沟道层7分别与源极5b、漏极5a接触；并且，第一和第二侧向调控端4a、4b均不与沟道层7、源极5b与漏极5a电联通；并且，

电阻6的一端与漏极5a电联通，另一端用于施加电源电压vdd；

晶体管的底栅电极2作为输入端，漏极5a作为输出端，源极5b接地，第一侧向调控端4a用于施加固定偏压vm，固定偏压vm用于调整晶体管的阈值电压。在本发明的其他有优选例中，也可以将第二侧向调控端4b用于施加内固定偏压vm。

在本实施例中，固定偏压vm用于调控晶体管的电学性能，具体地说，是调控晶体管的阈值电压，从而进一步实现反相器的平衡噪音容限。换句话说，第一和第二侧向调控端4a、4b用于通过调节固定偏压vm，以及底栅电极2上施加的输入电压，通过双电层栅介质层3的双电层效应，实现对沟道层7的导电性的控制。

在本实施例中，沟道层7可以独立地选自下组：氧化铟锌、铟镓锌氧、铟钨氧化物，并且，沟道层厚度为10nm～100nm。源极5b、漏极5a、第一和第二侧向调控端4a、4b或底栅电极2可以独立地选自下组：inzno薄膜、ag薄膜、au薄膜、cu薄膜、insno薄膜。双电层栅介质层3采用具有双电层调控效应的固态电解质，且可以独立地选自下组：疏松的氧化物介质膜、海藻酸钠膜、壳聚糖膜。更具体的说，可以独立地选自下组：疏松氧化硅薄膜和疏松氧化铝薄膜。上述具有双电层调控效应的固态电解质的单位面积电容为0.1～100μf/cm2。输入电压vin的范围可以是-1v～3v，电源电压vdd的范围可以是0v～3v。

在本实施例中，固定偏压vm施加在第一侧向调控端4a。底栅型晶体管中，底栅电极2上施加的偏压实现对沟道层7导电性的控制是通过双电层栅介质3的双电层效应实现，当在第一侧向调控端4a上施加固定偏压vm时，这一双电层效应的强度被有效改变，因此底栅薄膜晶体管的性能发生漂移。

在本实施例中，通过将底栅型氧化物薄膜晶体管与电阻6相连，获得一个电阻负载型反相器，并且底栅型氧化物薄膜晶体管采用具有双电层调控效应的固态电解质作为双电层栅介质层3。其中，晶体管的源极5b接地，漏极5a与电阻6的一端串联，电阻6的另一端上施加电源电压vdd，将晶体管的底栅电极2作为输入端，将晶体管的漏极5a作为输出端，同时，在晶体管上设置了第一和第二侧向调控端4a、4b，用于调控反相器的电学性能。

本实施例的底栅型氧化物薄膜晶体管的结构，可以通过以下方式形成：

在绝缘衬底1上沉积导电层，作为底栅电极2。此后，在绝缘衬底1上沉积具有双电层调控效应的固态电解质作为双电层栅介质层3。然后，在该双电层栅介质层3上沉积图形化的半导体薄膜，作为薄膜晶体管沟道层7。此后，在沟道层7的合适位置沉积源极5b和漏极5a，同时，沉积互不连通的导电层作为第一和第二侧向调控端4a、4b。

实施例：反相器的制作方法1

如图3所示，本实施例的反相器制作方法包含以下步骤：

步骤101：提供绝缘衬底，

步骤102：在绝缘衬底的表面上形成底栅电极；

步骤103：在底栅电极的表面上形成双电层栅介质层；

步骤104：在双电层栅介质层上形成图形化的沟道层、图形化的源极和漏极，以及至少一个图形化的侧向调控端，其中，沟道分别与源极、漏极接触，侧向调控端不与沟道、源极与漏极电联通；

步骤105：将一个电阻的一端与漏极连接。

在上述步骤中，沟道层可以独立地选自下组：氧化铟锌、铟镓锌氧、铟钨氧化物，并且，沟道层厚度为10nm～100nm。源极、漏极、侧向调控端或底栅电极独立地选自下组：inzno薄膜、ag薄膜、au薄膜、cu薄膜、insno薄膜。栅介质层采用具有双电层调控效应的固态电解质，且独立地选自下组：疏松的氧化物介质膜、海藻酸钠膜、壳聚糖膜，更具体的说，可以独立地选自下组：疏松氧化硅薄膜和疏松氧化铝薄膜。上述具有双电层调控效应的固态电解质的单位面积电容为0.1～100μf/cm2。

实施例：反相器的制作方法2

参见图1，本实施例中，绝缘衬底1采用玻璃衬底，用作底栅电极2的导电层采用铟锡氧化物(insno)，双电层栅介质层3选择壳聚糖薄膜，源漏电极5a和5b及第一和第二侧向调控端4a、4b采用inzno薄膜，沟道层7采用inzno薄膜，电阻6的阻值为4mω。

反相器的制作方法包括如下步骤：

步骤1：对绝缘衬底1进行严格清洗，依次将绝缘衬底1浸入酒精、去离子水超声清洗10分钟，然后采用去离子水反复冲洗，最后用氮气枪吹干待用。

步骤2：采用磁控溅射技术在绝缘衬底1表面沉积insno导电薄膜层，作为薄膜晶体管的底栅电极2；

步骤3：采用溶液法，将壳聚糖溶液旋涂于沉积有作为底栅电极2的insno导电薄膜的绝缘衬底1上，烘干后即得壳聚糖薄膜，作为薄膜晶体管的双电层栅介质层3。

步骤4：采用磁控溅射技术，在沉积有作为双电层栅介质层3壳聚糖薄膜的衬底上沉积图形化的inzno沟道层7、图形化的源漏电极5a和5b、图形化的第一和第二侧向调控端4a和4b。

步骤5：在漏极5a上通过导线连接一个阻值为4mω的电阻。

步骤6：在底栅电极2上施加输入电压vin，在电阻6上施加固定偏压作为电源电压vdd，在侧向调控端4a上施加固定偏压vm，在漏极5a上检测输出电压vout，从而获得一个具有侧向调控端的反相器电路，反相器的性能可以通过vm偏压进行调控。

实施例：反相器的制作方法3

参见图1，本实施例中，绝缘衬底1采用纸张衬底，用作底栅电极2的导电层采用铟锡氧化物(insno)，双电层栅介质层3采用疏松sio2薄膜，源漏电极(5a和5b)及第一和第二侧向调控端4a、4b采用inzno薄膜，沟道层7采用inzno薄膜，电阻6的阻值为10mω。

反相器的制作方法包括如下步骤：

步骤1：在纸张上沉积sio2薄膜进行平摊化处理，获得的沉积有sio2薄膜的纸张，作为绝缘衬底1。

步骤2：采用磁控溅射技术，在绝缘衬底1表面沉积insno导电薄膜层，作为薄膜晶体管的底栅电极2；

步骤3：采用等离子增强化学气相沉积技术，采用硅烷和氧气为反应气，在作为底栅电极2的insno导电层上沉积一层疏松sio2膜3，作为双电层栅介质层3。

步骤4：采用磁控溅射技术，在沉积有作为双电层栅介质层3的疏松sio2膜3的绝缘衬底1上沉积图形化的inzno沟道层7、图形化的源漏电极5a和5b、图形化的第一和第二侧向调控端4a、4b。

步骤5：在漏极5a上通过导线连接一个阻值为10mω的电阻。

步骤6：在底栅电极2上施加输入电压vin，在电阻6上施加固定偏压作为电源电压vdd，在侧向调控端4a上施加固定偏压vm，在漏极5a上检测输出电压vout，从而获得一个具有侧向调控端的反相器电路，反相器的性能可以通过vm偏压进行调控。

实施例：反相器的制作方法4

参见图1，本实施例中，绝缘衬底1采用塑料衬底，用作底栅电极2的导电层采用金，双电层栅介质层3采用疏松al2o3薄膜，源漏电极5a和5b及第一和第二侧向调控端4a、4b采用ag薄膜，沟道层7采用ingazno薄膜，电阻6的阻值为6mω。

反相器的制作方法包括如下步骤：

步骤1：对绝缘衬底1进行严格清洗，依次将衬底浸入酒精、去离子水超声清洗10分钟，然后采用去离子水反复冲洗，最后用氮气枪吹干待用。

步骤2：采用热蒸发技术，在绝缘衬底1表面沉积au薄膜层，作为薄膜晶体管的底栅电极2；

步骤3：采用等离子增强化学气相沉积技术，采用三甲基铝和氧气作为反应气，所述三甲基铝气体采用ar作为载气带入反应腔体，在作为底栅电极2的au导电薄膜层上沉积一层疏松的氧化铝薄膜，作为双电层栅介质层3；

步骤4：采用磁控溅射技术，在沉积有作为双电层栅介质层3的疏松的氧化铝(al2o3)膜的绝缘衬底1上沉积图形化的ingazno沟道层7；

步骤5：采用热蒸发技术，在沟道层7上沉积图形化的ag薄膜作为源、漏电极5a和5b，同时在疏松的氧化铝(al2o3)膜上同步获得孤立的互不电联通的图形化ag薄膜，作为第一和第二侧向调控端4a和4b；

步骤6：在漏极5a上通过导线连接一个阻值为6mω的电阻。

步骤7：在底栅电极2上施加输入电压vin，在电阻6上施加固定偏压作为电源电压vdd，在侧向调控端4a上施加固定偏压vm，在漏极5a上检测输出电压vout，从而获得一个具有侧向调控端的反相器电路，反相器的性能可以通过vm偏压进行调控。

测试例

下面以图2a-2c为例，说明本发明的反相器的测试结果。

图2a-2c示出本发明的反相器的电学特性测试结果，其中双电层栅介质层3为壳聚糖薄膜，具有极强的双电层调控效应，因此制备的底栅型氧化物晶体管可以在较低的电压范围下工作(;2v)，同时通过在第一或第二侧向调控端4a、4b施加适当固定偏压时，晶体管的阈值电压可以被有效调控，因此反相器的电学性能也可以通过设置这个侧向调控端得到有效调控。通过侧向调控端偏压的施加，获得了具有平衡噪音容限的反相器。

图2a-2c中，电源电压vdd设置为1v，负载电阻为4mω，输入电压vin的扫描范围-0.6v～1v。当侧向调控端电压vm设置为1v时，反相器电压传输曲线的转变阈值电压vinv为～-0.1v，此时反相器还没有达到平衡噪音容限的要求。当侧向调控端电压vm设置为-2v时，反相器电压传输曲线的转变阈值电压vinv为～0.5v(＝vdd/2)，此时反相器达到了平衡噪音容限的要求。图2c给出了当vm设置为-2v时，vout随vin的变化关系图和vin随vout的变化关系图，同样可以看到，当vm设置为-2v时，反相器达到了平衡噪音容限的要求。图2b给出了电压增益结果，电压增益由vout对vin求导得到，即为|dvout/dvin|。当vm设置为1v时，电压增益约为8.3；当vm设置为-2v时，电压增益约为9.5。由此可见，通过本发明的反相器，可以有效达到平衡噪音容限，由此也显示了本发明中的侧向调控端偏压vm施加的有益效果。

对比例

当双电层栅介质层3变更为高致密度的栅介质薄膜(即非具有离子导电特性的固态电解质，如：热氧化sio2或致密al2o3薄膜等)时，薄膜晶体管在较低的电压范围下(;3v)无法实现有效的晶体管电学性能，栅极电压对沟道层导电能力的调控失效，即，在固定沟道源、漏电极偏压条件下，沟道电流不随栅极电压的改变而发生改变。同时在现有工艺及技术条件下，在致密栅介质薄膜上制作的薄膜晶体管的侧面引入侧向调控电极4，当在侧向调控电极4上施加不同固定偏压时，无法实现对底栅型薄膜晶体管性能的有效调控。

应用前景

本发明的反相器在获得低工作电压、高电压增益值的同时，还显著降低了生产成本，在生物化学传感、低功耗便携式电子产品和仿生电子产品等领域有重要的应用前景。

在本专利的权利要求书和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的权利要求书和说明书中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。