一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法，其結(jié)構(gòu)包括襯底，柵電極，柵極絕緣層，有機(jī)半導(dǎo)體層，源電極和漏電極，所述有機(jī)半導(dǎo)體層加入有0.1%～1%的紫外敏感膠形成紫外敏感膠-有機(jī)半導(dǎo)體材料復(fù)合層。本發(fā)明解決了可溶性有機(jī)半導(dǎo)體材料成膜過程中晶粒大小難于精確控制的問題，達(dá)到了原位控制晶粒或多個(gè)晶粒聚集而成的島狀結(jié)構(gòu)大小的目的，同時(shí)提高了有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的空氣穩(wěn)定性，得到了高性能的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
【專利說明】一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子元器件【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]場(chǎng)效應(yīng)晶體管是光電子和電子【技術(shù)領(lǐng)域】的主流研究方向，由于其能在小電流、低電壓的條件下工作，因此在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。場(chǎng)效應(yīng)晶體管主要分為無機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和有機(jī)場(chǎng)型晶體管(Organic field-effect transistor,簡(jiǎn)稱0FET)兩大類。OFET于1986年由Tsumura首次報(bào)道，由于其在大面積顯示、有機(jī)集成電路、射頻識(shí)別技術(shù)和傳感器方面的應(yīng)用潛力得到了人們的廣泛關(guān)注。目前，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以在諸多方面顯著改進(jìn)以無機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管為主的電子信息領(lǐng)域現(xiàn)狀。與無機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管相t匕，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有以下優(yōu)勢(shì):
[0003]①有機(jī)材料的成膜技術(shù)更多，更新，使得器件的尺寸能夠更小便于集成化生產(chǎn)，利于集成于大面積顯示用作有源驅(qū)動(dòng)，利用有機(jī)薄膜大規(guī)模制備技術(shù)，可以制備大面積的器件；
[0004]②有機(jī)材料比較容易獲得，且價(jià)格相對(duì)便宜，制備工藝也更為簡(jiǎn)單，制備條件更加溫和，能夠有效地降低器件成本；
[0005]③全部由有機(jī)材料制備的全有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有良好的柔韌性，質(zhì)量輕，便于攜帶。在適當(dāng)范圍內(nèi)對(duì)柔性O(shè)FET進(jìn)行反復(fù)彎折或扭曲，不會(huì)顯著影響其電學(xué)性能；
[0006]④通過對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)膿诫s或修飾，可以得到不同性能的有機(jī)半導(dǎo)體材料，進(jìn)一步改變OFET的電學(xué)性能以達(dá)到所需目標(biāo)。
[0007]有機(jī)半導(dǎo)體層作為OFET的功能層，可通過優(yōu)化半導(dǎo)體材料的分子結(jié)構(gòu)、表面形貌和結(jié)晶度來顯著提高OFET器件的性能。對(duì)半導(dǎo)體材料晶粒和多晶粒形成的島狀結(jié)構(gòu)大小的精確控制可以實(shí)現(xiàn)OFET在存儲(chǔ)器、傳感器和顯示器驅(qū)動(dòng)等不同領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，控制可溶性有機(jī)半導(dǎo)體材料晶粒大小或多個(gè)晶粒形成的島狀結(jié)構(gòu)的主要方法是采用后退火工藝。存在的主要問題是形成的晶粒大小或多個(gè)晶粒形成的島狀結(jié)構(gòu)難于精確控制，達(dá)不到應(yīng)用要求；且后退火工藝耗時(shí)耗力，對(duì)器件中其他功能層的耐熱能力要求苛刻；同時(shí)，有機(jī)半導(dǎo)體材料較易受空氣中水汽或氧氣的影響，導(dǎo)致器件的性能下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法，目的是:(I)精確控制有機(jī)材料內(nèi)晶粒或多個(gè)晶粒形成的島狀結(jié)構(gòu)的大?。?2)提聞器件的環(huán)境穩(wěn)定性。
[0009]為了解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其結(jié)構(gòu)包括襯底、柵電極、柵極絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層，源電極和漏電極，所述有機(jī)半導(dǎo)體層加入有
0.1%?1%的紫外敏感膠形成紫外敏感膠-有機(jī)半導(dǎo)體材料復(fù)合層，所述紫外敏感膠重量百分比組成為:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其結(jié)構(gòu)包括襯底、柵電極、柵極絕緣層、有機(jī)半導(dǎo)體層，源電極和漏電極，其特征在于，所述有機(jī)半導(dǎo)體層加入有0.1%~1%的紫外敏感膠形成紫外敏感膠-有機(jī)半導(dǎo)體材料復(fù)合層，所述紫外敏感膠重量百分比組成為:多硫醇-多烯體系90~99.5 %，單官能團(tuán)或多官能團(tuán)丙烯酸 0.2~3 %，光引發(fā)劑0.1~3%，光敏劑和助劑0.2~4 %
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述多硫醇-多烯體系包括以下結(jié)構(gòu)式的物質(zhì)中的一種或多種:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述光引發(fā)劑為乙酰苯衍生物，光敏劑為硫雜蒽醌或米蚩酮中的一種或兩種的混合，助劑包括防靜電劑、阻燃劑和偶聯(lián)劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述偶聯(lián)劑包括甲基乙烯基二氯硅烷、甲基氫二氯硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲基一氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、Y-氨丙基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷、聚氫甲基硅氧烷、聚甲基甲氧基硅氧烷、Y-甲基丙烯酸丙醋基三甲氧基硅烷、Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、氨丙基倍半硅氧烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、長(zhǎng)鏈烷基三甲氧基硅燒、乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基硅烷、Y _氣丙基二乙氧基硅烷、雙-(Y-二乙氧基娃基丙基)、苯胺甲基二乙氧基硅烷、N- β (氣乙基)_ Y _氣丙基甲基二甲氧基硅烷、Y- (2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、Y -(甲基丙烯酰氧)丙基三甲基硅烷、Y-巰基丙基二甲氧基硅烷或Y _疏基丙基二乙氧基硅烷中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述柵極絕緣層的材料分為有機(jī)聚合物絕緣材料或無機(jī)絕緣材料，有機(jī)聚合物絕緣材料包括聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(ΡΜΜΑ)、聚乙烯醇(PVA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚酰亞胺(PI)的一種或多種，無機(jī)絕緣材料包括二氧化硅(Si02)、三氧化二鋁(Al2O3)或氧化鈦(Ti2O3)中的一種或多種，厚度為100~600nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述有機(jī)半導(dǎo)體材料包括聚3-己基噻吩(P3HT)或Tips-并五苯(Tips-pentacene)中的一種或多種可溶性有機(jī)半導(dǎo)體材料，厚度為30~300nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述柵電極、源電極和漏電極為金屬或者導(dǎo)電薄膜，其中，源電極和漏電極厚度為10~300nm,所述金屬包括金、銀或銅的一種或多種，所述導(dǎo)電薄膜包括氧化銦錫或氧化鋅的一種或多種。
8.—種根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法,其特征在于，包括以下步驟: ①利用洗滌劑、丙酮溶液、去離子水和異丙醇溶液對(duì)帶透明柵電極ITO的襯底進(jìn)行清洗，清洗后用氮?dú)獯蹈桑? ②在柵電極上面制備柵極絕緣層； ③將同乙醇進(jìn)行1:10稀釋的紫外敏感膠攪拌后，與有機(jī)半導(dǎo)體材料溶液進(jìn)行·1:1000~1:100的混溶，在柵極絕緣層上面制備紫外敏感膠-有機(jī)半導(dǎo)體材料復(fù)合層； ④對(duì)紫外敏感膠-有機(jī)半導(dǎo)體材料復(fù)合層進(jìn)行紫外固化處理； ⑤在紫外敏感膠-有機(jī)半導(dǎo)體材料復(fù)合層上制備源電極和漏電極； ⑥將步驟⑤后制得的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件再次進(jìn)行紫外固化處理； ⑦將步驟⑥后制得的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管器在手套箱進(jìn)行封裝，手套箱為惰性氣體氛圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，步驟②③⑤所述柵極絕緣層、紫外敏感膠-有機(jī)半導(dǎo)體層、源電極和漏電極是通過真空蒸鍍、離子團(tuán)束沉積、離子鍍、直流濺射鍍膜、射頻濺射鍍膜、離子束濺射鍍膜、離子束輔助沉積、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積、高密度電感耦合式等離子體源化學(xué)氣相沉積、觸媒式化學(xué)氣相沉積、磁控濺射、電鍍、旋涂、浸涂、噴墨打印、輥涂、LB膜中的一種或者幾種方式形成。
【文檔編號(hào)】H01L51/40GK103594624SQ201310548762
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】李 杰, 于軍勝, 施薇, 祁一歌 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)