[发明专利]一种8-羟基喹啉铝为修饰层的C60有机场效应晶体管

说明书

技术领域

本发明属于有机电子器件技术领域中的有机场效应晶体管，特别是一种8-羟基喹啉铝（Alq3）为修饰层的C60有机场效应晶体管。

背景技术

有机场效应晶体管因其独有的特性，如低温、低成本的制备技术，质量轻薄以及机械柔性而受到了众多关注，并广泛应用于有机有源显示、电子纸、射频识别卡等领域中。到目前为止，大量的工作主要集中在研究p型有机场效应晶体管上，而对于n型的有机场效应晶体管研究报道相对较少，其中一个主要的原因是其电子注入较为微弱。以低功函数的金属作为电极表面看上去有利于电子注入，但是，一方面它们很容易氧化，会与有机半导体形成反应的混合物，另一方面，金属原子会因其扩散作用而在有机物表面形成金属-有机物的合金界面，增加了注入势垒的高度，从而影响电子由金属电极向有机半导体的注入。因此，研究一种方法来降低载流子的注入势垒，提高有机场效应晶体管中电子的注入效率是相当重要的。

发明内容

本发明目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种8-羟基喹啉铝（Alq3）为修饰层的C60有机场效应晶体管，其利用修饰层来提高有机场效应晶体管性能。

本发明的技术方案：

一种8-羟基喹啉铝为修饰层的C60有机场效应晶体管，包括栅电极、复合绝缘层、有源层、修饰层和源漏电极，其结构式为Si/SiO₂/PMMA/C60/Alq3/Al，所述修饰层为有机半导体材料8-羟基喹啉铝并作为电极/有源层的阻挡层。

所述栅电极为重掺杂的硅衬底，掺杂材料为磷，掺杂浓度为10¹⁸-10²¹。

所述复合绝缘层包括无机SiO₂绝缘层和有机聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）绝缘层，其中无机SiO2绝缘层的厚度为350nm，有机PMMA绝缘层的厚度为100nm。

所述有源层为高迁移率的n型有机小分子材料C60，其分子量为720。

所述源漏电极为金属铝。

一种所述8-羟基喹啉铝作为修饰层的C60有机场效应管的制备方法，包括以下步骤：

1）以重掺杂的Si 为衬底，以预先在Si衬底上通过热氧化制备的SiO₂为无机绝缘层，其中SiO₂表面依次分别用去离子水、丙酮和异丙醇超声清洗各一次，利用旋涂甩膜的方法制备有机绝缘层PMMA；

2）在上述复合绝缘层上采用真空蒸镀法沉积C60有源层；

3）在上述C60有源层上采用真空蒸镀法依次沉积厚度为5nm、10nm和15nm的8-羟基喹啉铝修饰层；

4）采用真空蒸镀法沉积铝源漏电极。

本发明的技术分析：

该有机场效应晶体管的衬底层为重掺杂的Si衬底，绝缘层为热氧化的SiO₂绝缘层及有机材料PMMA绝缘层，其中有机绝缘修饰层较薄，目的是防止电子被OH^—俘获，使其与有源层接触获得更大的电子传输功能；以有机半导体材料Alq3作为电极/有源层界面修饰层，当对栅电极施以相同电压时，经过修饰的器件能够获得更高的电子注入效率，进而获得更高的迁移率和更低的阈值电压（开启电压）。该有机场效应晶体管的制备方法采用公知的底栅顶接触水平结构的方案，以有机小分子半导体材料作为电极/有源层的修饰层，可实现与未加修饰的器件相比条件下更大的输出电流、更高的载流子迁移率和更低的工作电压。

本发明的优点和积极效果：

以有机半导体材料Alq3作为电极/有源层界面修饰层的有机场效应晶体管，能够获得更高的电子注入效率，进而获得更高的迁移率和更低的阈值电压（开启电压）；最佳厚度的修饰层可以使器件的输出电流达到5.12μA，场效应迁移率达到1.28×10^-2cm²/Vs，阈值电压为10V。该修饰层方案，不仅提高了电子的注入效率，而且能够有效的阻挡金属原子向有源层渗透，本发明提供了一种提高n型有机场效应晶体管器件性能的简单有效的方法。该有机场效应晶体管的制备方法工艺简单、易于实施，便于推广应用。

附图说明

附图为该有机场效应晶体管结构示意图。

图中：1.栅电极，2.复合绝缘层，3.有源层，4.修饰层，5.源漏电极。

具体实施方式

实施例：

一种8-羟基喹啉铝为修饰层的C60有机场效应晶体管的制备，包括以下步骤：