[发明专利]一种制备有机场效应晶体管结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机电子学技术领域，特别涉及一种制备有机场效应晶体管结构的方法。

背景技术

随着信息技术的不断深入，电子产品已经进入人们生活工作的每个环节。在日常生活中人们对低成本、柔性、低重量、便携的电子产品的需求越来越大。传统的基于无机半导体材料的器件和电路难于满足这些要求，因此可以实现这些特性的基于有机聚合物半导体材料的有机微电子技术在这一趋势下得到了人们越来越多的关注。

有机场效应晶体管作为有机电路的基础元器件，其性能对电路的性能起着决定性的作用。其中迁移率决定了器件工作的快慢，进而影响电路的工作频率；电压，包括工作电压和阈值电压，决定了器件以及电路的功耗。

为了提高器件的迁移率，人们采用了多种方法，其中一种就是通过表面修饰，在栅介质表面或者金属电极表面生长一层单分子层薄膜，从而改变表面的化学性质，提高在其上生长的有机半导体薄膜的质量。然而通常人们所用的方法要么是对栅介质表面进行独立修饰，要么是对金属电极表面进行独立修饰，独立修饰只能使有机半导体薄膜在修饰过的表面上生长的很好，而在没有修饰过的区域并没有改善，因而并不能使得器件的性能达到最佳。

除了进行独立修饰外，人们也会先后采用两种修饰方法对栅介质和金属电极表面进行修饰以达到一个综合效果。然而这种先后独立修饰的方法，过程较为复杂，不同的修饰剂之间还会进行互相干扰。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种有机场效应晶体管的制备方法，该方法能够在金属电极表面和栅介质层表面同时自组织生长一层单分子层薄膜，改进器件的接触界面和沟道界面，从而制备出高迁移率的器件。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种制备有机场效应晶体管结构的方法，该方法包括：

在绝缘衬底上制备图形化的栅电极层；

在栅电极层上沉积栅介质层；

在栅介质层表面上制备图形化的源漏金属电极；

将制备有图形化源漏金属电极的样品浸泡到表面修饰溶液中，对样品表面进行修饰；

在修饰好的样品表面沉积有机半导体薄膜，完成器件的制备。

上述方案中，所述绝缘衬底为长有氧化硅薄膜或氮化硅薄膜的硅片、绝缘玻璃或绝缘塑料薄膜。

上述方案中，所述栅电极层采用的材料包括金、铝、铂、铜、银、镍、铬、钛、钽和导电有机物PEDOT:PSS；所述在绝缘衬底上制备图形化的栅电极层的步骤中，栅电极层的薄膜沉积方法包括真空热物理沉积、电子束沉积、离子辅助沉积、溅射、喷墨打印或旋涂；金属电极的图形化采用光刻加刻蚀或者光刻加金属剥离工艺；聚合物电极的制备采用喷墨打印工艺。

上述方案中，所述栅介质层采用的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化锆、氧化铝、氧化钽、氧化铪、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯吡硌烷酮(PVP)、聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)和聚对二甲苯(parylene)；所述在栅电极层上沉积栅介质层的步骤中，通过低压化学气相沉积、溅射、原子层沉积、电子束蒸发、离子辅助沉积或者旋涂技术来制备栅介质层。

上述方案中，所述源漏金属电极采用的材料包括金、铂、银、铜或铝；所述在栅介质层表面上制备图形化的源漏金属电极的步骤中，源漏金属电极的薄膜沉积方法包括真空热物理沉积、电子束沉积、离子辅助沉积、溅射、喷墨打印、旋涂；金属电极的图形化采用光刻加刻蚀或者光刻加金属剥离工艺。

上述方案中，所述对样品表面进行修饰的步骤中，将同时在金属电极表面和栅介质层表面自组织生长一层单分子层薄膜，从而改进有机半导体与源、漏金属电极之间接触界面和有机半导体与栅介质之间的沟道界面。

上述方案中，所述表面修饰溶液为含有硫醇分子和硅烷分子的混合溶液。所述表面修饰溶液采用乙醇、异丙醇、松油醇、氯仿、氯苯、苯酚、甲苯或二甲苯作为溶剂。所述硫醇分子包括烷烃链分子大于等于8的烷烃链硫醇或五氟苯硫酚。所述硅烷分子包括三氟丙基三氯硅烷、2-苯乙基三氯化硅烷、叔丁基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷或六甲基二硅胺。所述表面修饰溶液具有一浓度，该浓度小于10mM/L。

上述方案中，所述将样品浸泡到表面修饰溶液的步骤中，样品在表面修饰溶液中浸泡的时间大于1个小时。

上述方案中，所述在修饰好的样品表面沉积有机半导体薄膜的步骤中，有机半导体薄膜采用的材料为并五苯、金属酞菁(CuPc)、P3HT、噻吩或红荧稀；该有机半导层薄膜通过真空热蒸发、旋涂、滴涂或喷墨打印工艺来制备。

(三)有益效果