[发明专利]一种光传感有机场效应晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机场效应晶体管传感技术领域，特别是涉及一种光传感有机场效 应晶体管及其制备方法。

背景技术

随着有机电子学的发展，有机场效应晶体管(organic field-effect transistors，简 称OFETs)以其轻质，易柔性化和成本低廉的独特优势，以及在电路驱动，灵敏传 感器等方面广泛应用前景，吸引着人们的目光。在众多的OFETs研究中，具有OFETs 开关性能和光传感作用的光传感OFETs(organic phototransistors(OPTs))是非常有 前景的一类光电器件。究其原因，OPTs有着自己独特的优点：相同的感光原理，却 有着更好的信号放大功能；其在结构上相比于结型场效应晶体管更容易大规模的集 成(Y.-Y.Noh，D.-Y.Kim，and K.Yase，J.Appl.Phys.2005，98，074505；Y.Liang，G.F. Dong，Y.Hu，L.D.Wang，and Y.Qiu，Appl.Phys.Lett.2005，86，132101)。

近年来，人们合成和发展了多种高性能的光感有机半导体材料，并将其集成于 有机场效应器件中，材料的发展极大的推动了OPTs的研究，例如：聚(9，9-二辛 基芴共联二噻吩、2，5-二-联苯-4-噻吩并噻吩和全氟酞菁铜OPTs的研究(M.C. Hamilton et al.IEEE Trans.Electron Devices，2004，51，877；Y.-Y.Noh，D.-Y.Kim， Y.Yoshida，K.Yase，B.-J.Jung，E.Lim，and H.-K.Shim，Appl.Phys.Lett.2005，86， 043501；Q.X.Tang，L.Q.Li，Y.B.Song，Y.L.Liu，H.X.Li，W.Xu，Y.Q.Liu，W.P. Hu，and D.B.Zhu，Adv.Mater.2007，19，2624)。但这些研究还未开发出感光性能足 够好的有机半导体材料，而且器件对光源的要求较高(能量大于1毫瓦)。直到M. Y.Cho等人对星形分子1，2，4，5-四(5-正己基[2，2′]联二噻吩-5-乙烯基)-苯和1，2，4，5- 四(5-正己基[2，2′]联三噻吩-5-乙烯基)-苯的应用开发才使得OPTs除载流子传输速 度以外的指标达到了与无定型硅PTs相媲美的水平(M.Y.Cho，S.J.Kim，Y.D.Han， D.H.Park，K.H.Kim，D.H.Choi，and J.Joo，Adv.Funct.Mater.2008，18，2905)。然而， 上述研究并没有真正达到各项重要指标与无定型硅PTs相媲美的水平，究其原因， 是由于缺少高光感性半导体的开发和不同聚集态在器件中的应用研究不足。因此， 开发出高性能的感光性半导体材料和利用恰当的聚集态制备器件，对于制备高性能 的OPTs具有十分重要的研究意义和商业价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种光传感有机场效晶体管及其制备方法。

本发明提供的光传感有机场效应晶体管，其结构示意图如图3所示，由图可知， 该晶体管为上电极结构，包括衬底1、位于衬底之上的栅电极2和位于栅电极之上的 绝缘层；

其中，有机场效应晶体管还包括位于绝缘层之上的自组装单分子层以及位于自 组装单分子层之上的源电极5、漏电极6和至少一根有机半导体化合物单晶线4，图 中3所指为绝缘层和位于绝缘层之上的自组装单分子层。

该晶体管中，构成衬底的材料为各种常规的衬底材料，可从商业途径购买得到， 如玻璃、陶瓷、聚合物或硅片；构成栅电极的材料亦为各种常见的栅电极材料，如 金属、合金和金属氧化物；其中，金属可为金、银、铝或铜等，合金为铜铝合金或 铝银合金，金属氧化物为氧化铟锡。构成绝缘层的材料为二氧化硅、氮化硅或聚合 物。

构成自组装单分子层的材料为十八烷基氯硅烷、八烷基氯硅烷、苯基氯硅烷或 三氯硅烷；有机半导体单晶位于源电极和漏电极之间。

构成源电极和漏电极的材料为金属、合金、金属氧化物、导电聚合物或导电小 分子化合物。其中，金属可为金、银、铝或铜等；合金为铜铝合金或铝银合金；金 属氧化物为氧化铟锡；导电聚合物为聚苯胺、聚噻吩、聚3，4-乙撑二氧噻吩与聚 苯乙烯磺酸盐的络合物(PEDOT/PSS)或7，7，8，8-四氰基对亚甲基苯醌与四硫富瓦 烯的复合物。