[发明专利]一种有机薄膜晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子元器件技术领域，具体涉及一种有机薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

随着信息技术的高速发展，对于显示媒体，为了确保画面辉度的均匀性或画面书写转换速度等，使用由薄膜晶体管(TFT)构成的有源驱动元件作为图像驱动元件的技术已成为主流。

OTFT不但具有一般无机场效应晶体管特有的优点，更具有以下的优点：

(1)有机薄膜技术更多，更新，使得器件的尺寸能够更小，集成度更高，使得应用OTFT的电子元器件可以达到更高的运算速度和更小的操作功率。利用有机薄膜大规模制备技术，可以制备大面积的器件。

(2)通过对有机分子结构进行适当的修饰，可以得到不同性能的材料，因此通过对有机半导体材料进行改性就能够使OTFT的电学性能达到理想的结果。

(3)有机材料比较容易获得，OTFT的制作工艺也更为简单，制备条件更加温和，能够有效地降低器件的成本。

(4)全部由有机材料制备的全有机场效应晶体管具有非常好的柔韧性，使得它可以应用在抗震、抗破碎要求高的领域。因此，预期可在大面积上廉价制作晶体管。有机薄膜晶体管制备工艺简单、成本低和柔韧性好等优点，在智能卡、电子商标、电子纸、存储器、传感器和有源矩阵显示器等应用方面前景广阔。

近年来，有机场效应晶体管由于在大面积、柔性化和低成本有源矩阵显示、射频标签等方面的潜在应用前景而备受学术界和工业界的关注，并取得了长足的发展。目前，高性能的有机场效应晶体管的性能已经基本达到了实用化的要求。迄今，已报导了用Si片之外的材料作为衬底来制作有机薄膜晶体管的大量实例。1994年，Garnier等人利用打印法制备了全聚合物的OTFT，得到的晶体管场效应载流子迁移率达到0.06cm²/Vs，为OTFT的廉价和大面积制备打下了基础。1995年，Haddon等人用C₆₀作为半导体材料来制备OTFT，在高真空条件下该器件载流子迁移率为0.08cm²/Vs，开关电流比达到10⁶。至此高性能的n型OTFT也被研制出来，完成了组建有机集成电路所需要的高性能p型和n型两种类型的OTFT的研制。1997年，Lin等人使用并五苯材料作为半导体材料得到载流子迁移率为1.5cm²/Vs、开关电流比达到10⁸、亚阈区斜率小于1.6V/decade的OTFT，该OTFT性能已经超过了现在使用的无定型硅晶体管，而且OTFT在制造成本、制备条件等方面比无定型硅晶体管具有很大的优势，使得OTFT工业化道路的前景变得更加广阔。相对于无机场效应晶体管，有机场效应晶体管具有低成本和柔韧性的独特优势，最大程度降低有机场效应晶体管的成本是关系到有机场效应晶体管应用前景的重要问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种有机薄膜晶体管及其制备方法，目的是要提高有机薄膜晶体管的性能，大幅降低有机薄膜晶体管的成本，为有机薄膜晶体管的产业化降低工艺要求和成本。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：架构一种有机薄膜晶体管，包括基板、栅电极、绝缘层、有机半导体层、漏电极和源电极，结构组成为顶部接触式、底部接触式和顶部栅极式中的一种，其特征在于，所述源电极和漏电极均与有机半导体层之间设置载流子注入层。

按照本发明所提供的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述载流子注入层是由金属氧化物中的一种或多种构成的超薄层。

按照本发明所提供的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述金属氧化物构成的超薄层厚度为0.1nm～20nm。

按照本发明所提供的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述金属氧化物构成的超薄层是多种金属氧化物的混合掺杂或者多种氧化物的层状堆叠及其重复结构。

按照本发明所提供的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述金属氧化物包括氧化金、氧化银、氧化铝、氧化镍、氧化锰、氧化钼、氧化钨、氧化铬和氧化锌。

按照本发明所提供的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述的金属氧化物是采用组成相同于源电极和漏电极的金属的氧化物或者不同于源电极和漏电极金属的氧化物。

按照本发明所提供的有机薄膜晶体管，其特征在于，源电极和漏电极分别相接的载流子注入层是相同金属氧化物注入层材料或者是不同金属氧化物注入层材料。

按照本发明所提供的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述漏电极和源电极为金属或者导电薄膜。