[发明专利]有机电子器件以及使用溶液处理技术制造该器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机电子器件以及使用溶液处理技术制造该器件的方法。本发明的具体实施方案涉及有机薄膜晶体管、有机光电器件、有机发光显示器件以及使用溶液处理技术制造它们的方法。

背景技术

现有技术中已知包括从溶液中沉积活性有机组分的有机电子器件制造方法。这样的方法包括制备基板，在该基板上可以沉积一种或多种活性有机组分。如果从溶液中沉积活性有机组分，一个问题是如何将该活性有机组分容纳在基板的目标区域中。该问题的一个解决方案是提供包含图案化围堰(bank)层的基板，该围堰限定阱(well)，活性有机组分可以在溶液中沉积到该阱中。当溶液正在干燥时它容纳在阱中，使得活性有机组分保持在阱所限定的基板区域中。

已发现上述溶液处理方法对于在溶液中沉积有机材料特别有用。该有机材料可以是导电的、半导电的和/或光电活性的，以使得当电流通过它们时它们可以发光，或者可以通过当光冲击到它们上时产生电流而检测光。使用这些材料的器件称为有机电子器件。一个例子是有机晶体管器件。如果该有机材料是发光材料，则该器件称为有机发光器件。下面更详细地讨论晶体管和发光器件。

晶体管可分为两个主要类型：双极结晶体管和场效应晶体管。两种类型均具有包括三个电极的共同结构，其具有在沟道区中设置于其间的半导体材料。双极结晶体管的三个电极称为发射极、集电极和基极，而在场效应晶体管中，三个电极称为源极、漏极和栅极。由于在发射极和集电极之间的电流通过在基极和发射极之间流动的电流进行控制，因此双极结晶体管可描述为电流操作器件。相反，由于源极和漏极之间流动的电流通过栅极和源极之间的电压进行控制，因此场效应晶体管可描述为电压操作器件。

根据是否包括分别传导正电荷载流子(空穴)或负电荷载流子(电子)的半导体材料，晶体管也可分成p型和n型。半导体材料可根据其接收、传导和给予电荷的能力进行选择。半导体材料接收、传导和给予空穴或电子的能力可通过将材料掺杂而增强。用于源极和漏极的材料也可以根据其接收和注入空穴或电子的能力进行选择。

例如，p型晶体管器件可通过选择在接收、传导和给予空穴方面有效的半导体材料，以及选择在从该半导体材料接收和注入空穴方面有效的源极和漏极材料而形成。电极中费米能级与半导体材料的HOMO能级的良好能级匹配能增强空穴注入和接收。相反，n型晶体管器件可通过选择在接收、传导和给予电子方面有效的半导体材料，和选择在向该半导体材料注入电子和自该半导体材料接收电子方面有效的源极和漏极材料而形成。电极中费米能级与半导体材料的LUMO能级的良好能级匹配能增强电子注入和接收。可以充当n型或p型器件的双极性器件也是已知的。

晶体管可通过将组分沉积成薄膜以形成薄膜晶体管(TFT)来形成。当有机材料用作这种器件中的半导体材料时，其称为有机薄膜晶体管(OTFT)。

有机薄膜晶体管的多种布置是已知的。一种该器件是绝缘栅场效应晶体管，其包括源极和漏极，具有沟道区中设置于其间的半导体材料，包括与半导体材料相邻设置的栅极和设置在栅极和沟道区中的半导体材料之间的绝缘材料层。

OTFT可以通过低成本、低温方法如溶液处理进行制造。而且，OTFT与柔性塑料基板兼容，提供了在卷对卷(roll-to-roll)工艺中在柔性基板上大规模制造OTFT的前景。

这种有机薄膜晶体管的一个实例于图1中示出。所示结构可沉积在基板1上并包括源极和漏极2、4，该源极和漏极通过位于其间的沟道区6分开。有机半导体(OSC)8沉积在沟道区6中并可在源极和漏极2、4的至少一部分的上方延伸。介电材料的绝缘层10沉积在有机半导体8上方且可在源极和漏极2、4的至少一部分的上方延伸。最后，栅极12沉积在绝缘层10上方。栅极12位于沟道区6上方并可在源极和漏极2、4的至少一部分的上方延伸。

由于栅极位于器件的顶部侧，因此上述结构称为顶栅有机薄膜晶体管。或者，还已知的是在器件底部侧上提供栅极以形成所谓的底栅有机薄膜晶体管。

这种底栅有机薄膜晶体管的一个实例于图2中示出。为了更清楚地示出图1与图2中所示结构之间的关系，对于相应部分使用相同的附图标记。图2中示出的底栅结构包括沉积在基板1上的栅极12，其上方沉积有介电材料的绝缘层10。源极和漏极2、4沉积在介电材料的绝缘层10的上方。源极和漏极2、4由栅极上方的位于其间的沟道区6分开。有机半导体(OSC)8沉积在沟道区6中并可以在源极和漏极2、4的至少一部分的上方延伸。