[发明专利]一种低电压有机薄膜晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机电子技术领域，特别涉及一种低电压有机薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

随着信息技术的不断深入，电子产品已经进入了人们工作生活的各个方面。在日常生活中，人们对低成本、柔性、低重量、便携式的电子产品的需求越来越多，传统的基于无机半导体材料的器件和电路很难满足电子产品的上述要求，而利用基于有机聚合物半导体材料的有机微电子技术能够实现对电子产品低成本、柔性、便携等的要求，因而，有机微电子技术在这一技术发展趋势下得到了越来越多的关注。

有机薄膜晶体管作为有机电路的基础性元器件，其性能对电路的性能起着决定性的作用。元器件的电压，包括工作电压和阈值电压，决定了器件及电路的功耗。通常有机场效应管的工作电压在数十伏以上，由于工作电压高，限制了有机场效应管走向实际应用的可能性。因此，开发能够在低电压下工作的有机薄膜晶体管技术是非常有必要的。

然而，目前用来降低有机薄膜晶体管工作电压的方法，例如：使用超薄单分子介质薄膜、使用高介电常数介质材料等，由于存在与现有半导体工艺流程兼容性较差、所制备的器件中仍然存在较大的漏电流以及加工工艺过程中需要较高的温度等问题，限制了有机薄膜晶体管的应用和进一步发展。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种低电压有机薄膜晶体管，以解决现有的有机薄膜晶体管工作电压过高的问题，促进有机薄膜晶体管的应用。

本发明的另一目的在于提供一种低电压有机薄膜晶体管的制备方法，与现有CMOS工艺兼容，以利用现有技术减少新技术和新设备的开发、节约生产成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种低电压有机薄膜晶体管，所述有机薄膜晶体管包括：绝缘衬底(101)、栅电极(102)、栅介质(103)、有机半导体层(104)、源电极(105)和漏电极(106)；其中：

所述绝缘衬底(101)位于所述有机薄膜晶体管器件的底层，所述栅电极(102)位于所述绝缘衬底(101)之上，所述栅介质(103)覆盖所述绝缘衬底(101)和栅电极(102)，在所述栅介质(103)表面制备有所述源电极(105)和漏电极(106)；所述源电极(105)和漏电极(106)各自覆盖所述栅介质(103)的顶面；所述有机半导体层(104)覆盖所述栅介质(103)、源电极(105)和漏电极(106)。

所述绝缘衬底包括：长有绝缘薄膜的硅片、玻璃或塑料薄膜。

所述栅电极的材料包括：金、铂、银、铜、镍、铝、钛、铁和铬金属导电材料之一，或PEDOT:PSS导电有机物、或导电氧化物。

所述栅介质为氧化锆、氧化铝、氧化钽、氧化铪、氧化钛、氧化钇、氧化铈和氧化镧之一构成的无机介质材料。

所述栅介质厚度为1nm～50nm。

所述栅介质采用原子层沉积ALD技术制备。

所述有机半导体层的为并五苯、并四苯、酞菁铜、3-己基噻吩的聚合物、噻吩和红荧稀有机半导体材料之一。

所述源、漏电极的材料包括：金、铂、银、铜、镍、铝、钛、铁和铬金属材料之一，或PEDOT:PSS导电有机物。

一种低电压有机薄膜晶体管的制备方法，所述方法包括：

A、在绝缘衬底上制备栅电极；

B、在所述绝缘衬底和栅电极的表面制备栅介质；

C、在所述栅介质上表面制备源电极和漏电极；

D、在所述源电极、漏电极和栅介质上沉积有机半导体层。

所用栅电极的制备方法为真空热物理沉积、或电子束沉积、或溅射金属电极、喷墨打印或旋涂有机物电极；所述栅电极还须经过图形化处理，其方法包括：光刻加金属剥离的步骤、光刻加刻蚀的步骤、图章印刷和纳米压印的步骤以及微接触印刷的步骤。

所述栅介质通过原子层沉积ALD方式制备，所述栅介质还须经过图形化方法处理，其方法为光刻加刻蚀。

所述在所述栅介质上表面制备源电极和漏电极的步骤具体包括：

步骤D1、采用光刻技术定义其相应的刻胶图形；

步骤D2、再通过电子束蒸发、溅射或热蒸发的方法沉积金属来生成源电极、漏电极；

步骤D3、通过金属剥离的方法来转移图形，制备出栅电极；有机栅电极采用喷墨打印技术沉积和图形化。

步骤D所述有机半导体层的制备方法包括：真空热蒸发、旋涂、喷墨打印、滴注、微接触印刷和图章印刷的步骤。

本发明所提供的低电压有机薄膜晶体管及其制备方法，具有以下优点：