[发明专利]三层复合膜绝缘栅的有机薄膜晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及三层复合膜绝缘栅的有机薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

近年来有机薄膜晶体管在柔性显示和塑料集成电路方面表现出应用潜力。早期的有机薄膜晶体管一般采用二氧化硅(SiO₂)或聚合物等单一材料作为绝缘栅，但是器件的工作电压很高，一般在20V以上。为了克服这一缺点，美国发明专利US5946551提供了一种采用高介电常数材料(如钛酸钡，BZT)为栅绝缘层来实行低工作电压的方法，但是采用高介电绝缘栅器件的关态电流变大，这源于栅极与源/漏电之间的漏电流增大。为了克服这一缺点，中国发明专利ZL02130962.0和CN1545153采用低介电常数的聚合物薄膜和有机超薄膜与高介电常数的五氧化二钽(Ta₂O₅)、二氧化钛(TiO₂)和三氧化二铝(Al₂O₃)低温溅射膜的双层复合膜作为绝缘栅，有效降低了有机晶体管的关态电流和工作电压，但是采用双层复合膜作为绝缘栅晶体管在循环工作过程中出现工作电压漂移现象(也称为回滞现象)，即工作电压不稳定。2007年ECS杂志(Electrochemical and solid-state letters10，H117-H119，(2007))采用三层复合膜绝缘栅结构作为有机薄膜晶体管的绝缘栅显著降低了有机薄膜晶体管的泄漏电流，并未涉及到有机薄膜晶体管工作电压的稳定性问题，但有机薄膜晶体管的工作电压稳定性在晶体管的应用中非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种三层复合膜绝缘栅的有机薄膜晶体管及其制作方法，解决晶体管的工作电压不稳定的问题。

下面结合附图描述本发明。

三层复合膜绝缘栅的有机薄膜晶体管如图1所示，其包括：  衬底1，金属电极2，有机半导体层6，源/漏电极7；其特征在于，还包括：低介电常数聚合物层3，高介电常数氧化物层4，低介电常数聚合物层5，所述的3、4和5层构成三层复合膜绝缘栅；

所述的高介电常数氧化物优选为：Ta₂O₅、TiO₂、Al₂O₃、SiN_x或SiO₂，厚度为：10-200纳米；

所述的低介电常数聚合物层3和层5的两层优选为：侧链含苯并环丁酮的二元共聚物(简称为BCBO I)和侧链含苯并环丁酮的三元共聚物(简称为BCBO II)；3层和5层的厚度分别为：10-200纳米；

所述的BCBO I结构式为：

其中，R₁是氢或甲基；R是烷基、芳基、羟烷基、氰基(-CN)、酰胺基(-CONHR₂)、三甲氧基硅烷基(-Si(OCH₃)₃)、或酯基(-COOR₂)；其中酰胺基(-CONHR₂)和酯基(-COOR₂)中的R₂是氢、烷基、芳基、羟烷基、氰化烷基、环氧烷基、醚、酯或醋酸酯；n和m数值分别在0.1到0.9之间；其分子量分别在5000到30000之间。

本发明的BCBO I优选为：

BCBO I(1)：R₁＝氢；R＝烷基；

BCBO I(2)：R₁＝氢；R＝芳基；

BCBO I(3)：R₁＝氢；R＝羟烷基；

BCBO I(4)：R₁＝氢；R＝氰基；

BCBO I(5)：R₁＝氢；R＝三甲氧基硅烷基；

BCBO I(6)：R₁＝氢；R＝酯基；R₂＝烷基；

BCBO I(7)：R₁＝氢；R＝酰胺基；R₂＝烷基；

所述的BCBO II结构式为：