[发明专利]底端为源极的垂直构型场效应发光管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及场效应发光管技术，具体地讲是一种底端为源极的垂直构型场效应发光管及其制备方法。

背景技术

众所周知，场效应晶体管的工作模式通常为单极载流子模式，但双极工作模式也是可能的。在Schn的基于α-6T的有机场效应发光管报道之后，希望能融合有机发光二极管和有机场效应晶体管来制备有机场效应发光管的需求不断增加，其目标是要得到简化的有机主动矩阵显示。场效应发光管是一种集发光和晶体管的“开/关”功能于一体的光电子器件。有机场效应发光管在发光器件、光互联的有机集成电路和有机激光二极管中具有多种潜在的应用。有机场效应发光管不仅能增加发光单元像素点的孔径，而且由于开关晶体管数量的减少而使得主动矩阵显示的制造费用大为降低。再者，通过栅压来控制载流子积累及连续地从源极和漏极注入载流子，这是给有机层提供载流子的一种独特的方法。

原则上，与发光二极管相比，场效应发光管中栅极的存在提供了许多优点：对于双极发光材料，栅极电压将减小功能层中电子和空穴数量的不平衡——这是获得高激子密度的至关重要的因素。而且，通过栅压可控制晶体管沟道中激子复合区的位置，以减少金属电极处激子的猝灭。近年来，有机场效应晶体管的电致发光取得了重要进展。基于并四苯多晶薄膜的底接触型有机场效应发光管，在所谓的p型驱动条件下，具有从源极和漏极注入空穴和电子的双注入特性。Ahles等人在相似结构的有机场效应发光管器件中观察到了poly(9，9-diethylhexyl-fluorence)的电致发光。他们都认为有机层与欠刻蚀的Au电极之间的高电场能引起较大的电子注入。另外，Misewich等人也观察到了以碳纳米管为发射极的双极薄膜晶体管的红外光发射。最近，Sakanoue等人也在以MEH-PPV为活性层的底接触型有机场效应发光管中成功地获得了电致发光，表明非对称的源-漏电极(Al/Au)能极大地增强电致发光效率。有人也观察到了以2，4-bis(4-(2’-thiophene-y1)phenyl)thiophene为活性层的有机场效应发光管的电致发光，其最大外量子效率为6.3×10^-3％，源、漏电极之间的沟道长度很短(约0.8μm)。此外，关于不同种类的有机场效应发光管的自发辐射也有报道。Nakamura等人报道了一种通过简单过程制备得到的、以塑料为衬底的、高性能的金属-绝缘体-半导体类型的有机场效应发光管。塑料衬底上的场效应发光管将为具有晶体管“开/关”功能并能发光的柔性器件开辟道路。

以上报道的这些有机场效应发光器件都采用传统的场效应晶体管结构，在制作过程中仍需光刻工艺，这会对有机薄膜的有序性产生一定的影响，进而影响器件的整体性能；同时，源、漏电极的接触电阻和沟道电阻也是影响器件性能的主要因素。因此，很有必要对有机场效应发光管的结构进行改造，以便提高场效应发光管的性能。

发明内容

本发明的目的就是提供一种底端为源极的垂直构型场效应发光管及其制备方法，这种垂直结构的场效应发光管能克服传统结构的薄膜发光管的诸多缺点，制作工艺简单，无需光刻等复杂的工艺，易于集成，工作电压低，响应速度快。

本发明所采用的技术方案是：

本发明的底端为源极的场效应发光管采用垂直结构，即：

在基片上，有导电源极；

在导电源极上有半导体层；

在半导体层上有导电栅极；

在导电栅极上有半导体和有机发光复合功能层；

在复合功能层上有透明导电漏极。

该底端为源极的垂直构型场效应发光管的制备方法：

(1)清洗基片，然后在其上蒸镀导电电极(金属或合金)作为场效应发光管的源极；基片可以是柔性衬底，也可以是刚性衬底；

(2)通过热蒸发或甩膜等方法将有机半导体材料蒸镀到源极上；也可用电子束蒸发、磁控溅射、分子束外延和激光脉冲沉积等方法制备无机半导体薄膜。

(3)利用热蒸发等方法并通过掩模板将导电电极蒸镀到半导体薄膜层上，形成一定厚度的导电电极作为栅极；

(4)用热蒸发等方法在栅极上蒸镀半导体层以及有机发光复合功能薄膜层；

(5)将透明导电电极材料蒸镀到复合功能层上作为漏极，从而完成整个发光管器件的制备。