本申請屬于微納電子器件制造，涉及一種基于有機前驅體陶瓷的微納二極管激光增材制造方法及器件。
背景技術：
1、半導體二極管作為現代電子技術的核心基礎器件，其主流制造工藝以硅基平面光刻技術為核心，該技術需通過沉積、光刻、刻蝕、離子注入等多步工序在晶圓上構筑器件結構，雖可實現高精度的器件制備，但存在工藝步驟繁瑣、專用設備成本較高、適配材料體系受限，且本質上為二維平面加工模式的技術特點，難以適配信息技術向物聯網、可穿戴設備、極端環境探測等領域發展過程中，電子器件對微型化、三維化、定制化及耐溫、耐化學腐蝕等性能提出的新應用需求，硅基平面光刻技術的應用場景因此受到限制。
2、為適配上述器件制備新需求，增材制造技術憑借復雜結構成型能力強、材料利用率高的技術優勢，已被嘗試應用于電子器件制造領域，如通過導電墨水直寫、氣溶膠噴印等技術制備晶體管、傳感器等電子元件，但現有電子增材制造技術多以有機聚合物或納米金屬顆粒漿料作為功能材料，所制備的器件存在電學性能表現不佳、工作溫度區間較窄，且難以制備出高性能半導體結的技術問題，無法滿足高端及極端環境下的器件應用要求。
3、先進結構陶瓷具備優異的高溫穩定性、化學惰性和機械強度，是制備耐極端環境電子器件的理想功能材料，然而陶瓷材料本身存在高硬度、高脆性、高熔點的固有特性，使其微納尺度的加工與成型存在較大技術難度。目前陶瓷微加工主流技術中，激光燒蝕、聚焦離子束刻蝕等減材制造技術，存在加工效率低、設備成本高，且加工過程易在陶瓷材料中產生微裂紋的問題；而基于陶瓷漿料的增材制造技術，制備過程需經歷脫脂、高溫燒結等后處理工序，易導致器件出現顯著的尺寸收縮與結構變形，難以實現n型陶瓷半導體、p型陶瓷半導體與金屬導電結構等異質材料的一體化集成成型。因此，在微納電子器件制造領域，尤其是面向高溫、高可靠性應用的細分領域，目前尚未出現可同時兼顧陶瓷材料的微納尺度精密結構成型、高性能陶瓷半導體材料制備、陶瓷基異質功能單元一體化集成的制造技術。
技術實現思路
1、本申請的目的在于提供一種基于有機前驅體陶瓷的微納二極管激光增材制造方法及器件，用于解決現有技術中難以實現n型陶瓷半導體、p型陶瓷半導體與金屬導電結構等異質材料的一體化集成成型的問題。
2、第一方面，本申請提供一種基于有機前驅體陶瓷的微納二極管激光增材制造方法，所述方法包括：
3、提供基底，在所述基底表面沉積n型陶瓷前驅體，根據預設結構圖形控制第一激光束對所述n型陶瓷前驅體進行定域掃描照射，以使對應區域的所述n型陶瓷前驅體固化形成n型預制結構；在所述基底表面沉積p型陶瓷前驅體，根據預設結構圖形控制所述第一激光束對所述p型陶瓷前驅體進行定域掃描照射，以使對應區域的所述p型陶瓷前驅體固化形成p型預制結構；
4、在所述n型預制結構的第一預定電極區域沉積第一導電金屬前驅體，利用第二激光束對所述第一預定電極區域進行照射，使所述第一導電金屬前驅體轉化為與所述n型預制結構電連接的第一金屬電極；在所述p型預制結構的第二預定電極區域沉積第二導電金屬前驅體，利用第二激光束對所述第二預定電極區域進行照射，使所述第二導電金屬前驅體轉化為與所述p型預制結構電連接的第二金屬電極；
5、對在所述基底表面固化形成的n型預制結構、p型預制結構、第一金屬電極及第二金屬電極進行一體化熱處理，使所述n型預制結構完全陶瓷化為n型陶瓷半導體微納結構和所述p型預制結構完全陶瓷化為p型陶瓷半導體微納結構，并在所述n型陶瓷半導體微納結構和所述p型陶瓷半導體微納結構的接觸界面形成陶瓷異質結，同時使所述第一金屬電極和所述第二金屬電極致密化，得到一體化集成的微納陶瓷二極管器件。
6、在一種實施方式中，所述n型陶瓷前驅體包括n型陶瓷半導體微納結構形成用金屬元素源和n型摻雜劑；所述p型陶瓷前驅體包括過渡族金屬元素源和p型摻雜劑。
7、在一種實施方式中，所述n型陶瓷前驅體為摻雜氧化錫、摻雜氧化鋅、摻雜氧化鈦、氧化銦錫的前驅體溶液中的一種或多種；
8、所述p型陶瓷前驅體為摻雜氧化鎳、摻雜氧化亞銅、銅鋁氧、銅鎵氧、摻雜氧化亞錫的前驅體溶液中的一種或多種組合。
9、在一種實施方式中，所述第一導電金屬前驅體和所述第二導電金屬前驅體均為金屬納米顆粒漿料和金屬有機化合物溶液中的一種。
10、在一種實施方式中，所述金屬納米顆粒漿料為銀納米顆粒漿料和金納米顆粒漿料中的一種；所述金屬有機化合物溶液為鉑有機化合物溶液。
11、在一種實施方式中，所述第一激光束為紫外至可見光波段激光，所述第一激光束的的第一激光能量滿足所述n型陶瓷前驅體的固化能量閾值和所述p型陶瓷前驅體的固化能量閾值，以引發所述n型陶瓷前驅體和所述p型陶瓷前驅體發生光致固化反應；
12、所述第二激光束為高能激光，所述第二激光束的第二激光束能量對所述第一導電金屬前驅體和所述第二導電金屬前驅體進行光熱還原、燒結或分解。
13、在一種實施方式中，所述n型預制結構和所述p型預制結構的特征尺寸均為500nm~50μm。
14、在一種實施方式中，所述第一激光束的功率為50mw~300mw，所述第一激光束的掃描速度為10μm/s~1000μm/s。
15、在一種實施方式中，所述熱處理的溫度為400℃~900℃，所述熱處理的保溫時間為0.5h~4h，所述熱處理的升溫速率為3℃/min~5℃/min。
16、第二方面，本申請提供了一種微納陶瓷二極管器件，所述器件包括一體成型于基底上的n型陶瓷半導體微納結構、p型陶瓷半導體微納結構、第一金屬電極和第二金屬電極；
17、所述n型陶瓷半導體微納結構與所述p型陶瓷半導體微納結構在接觸界面處形成陶瓷異質結；
18、所述第一金屬電極與所述n型陶瓷半導體微納結構電連接，所述第二金屬電極與所述p型陶瓷半導體微納結構電連接。
19、在一種實施方式中，所述n型陶瓷半導體微納結構的材料為摻雜氧化錫、摻雜氧化鋅、摻雜氧化鈦或氧化銦錫中的一種或多種；所述p型陶瓷半導體微納結構的材料為摻雜氧化鎳、摻雜氧化亞銅、銅鋁氧、銅鎵氧或摻雜氧化亞錫中的一種或多種；所述第一金屬電極和所述第二金屬電極的材料均為銀、金及鉑中的一種或多種。
20、如上所述，本申請所述的基于有機前驅體陶瓷的微納二極管激光增材制造方法及器件，具有以下有益效果：
21、本申請從n型預制結構與p型預制結構的精準對準，到第一金屬電極和第二金屬電極的原位激光誘導連接，再到一體化熱處理的同步功能化，整個工藝在同一平臺完成，實現了n型陶瓷半導體微納結構、p型陶瓷半導體微納結構、金屬電極（第一金屬電極和第二金屬電極）三類異質材料的微納尺度一體化集成，有效保證了各界面的緊密接觸和良好電學連接，解決了傳統陶瓷漿料增材制造易出現的尺寸收縮、結構變形及異質材料集成困難的問題，大幅提升了微納陶瓷二極管器件的結構完整性和工作可靠性。
1.一種基于有機前驅體陶瓷的微納二極管激光增材制造方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述n型陶瓷前驅體包括n型陶瓷半導體微納結構形成用金屬元素源和n型摻雜劑；所述p型陶瓷前驅體包括過渡族金屬元素源和p型摻雜劑。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述n型陶瓷前驅體為摻雜氧化錫、摻雜氧化鋅、摻雜氧化鈦、氧化銦錫的前驅體溶液中的一種或多種；
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一導電金屬前驅體和所述第二導電金屬前驅體均為金屬納米顆粒漿料和金屬有機化合物溶液中的一種。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述金屬納米顆粒漿料為銀納米顆粒漿料和金納米顆粒漿料中的一種；所述金屬有機化合物溶液為鉑有機化合物溶液。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一激光束為紫外至可見光波段激光，所述第一激光束的第一激光能量滿足所述n型陶瓷前驅體的固化能量閾值和所述p型陶瓷前驅體的固化能量閾值，以引發所述n型陶瓷前驅體和所述p型陶瓷前驅體發生光致固化反應；
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述n型預制結構和所述p型預制結構的特征尺寸均為500nm~50μm。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一激光束的功率為50mw~300mw，所述第一激光束的掃描速度為10μm/s~1000μm/s。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱處理的溫度為400℃~900℃，所述熱處理的保溫時間為0.5h~4h，所述熱處理的升溫速率為3℃/min~5℃/min。
10.一種微納陶瓷二極管器件，其特征在于，所述器件包括一體成型于基底上的n型陶瓷半導體微納結構、p型陶瓷半導體微納結構、第一金屬電極和第二金屬電極；