[发明专利]一种复合沟道的有机场效应管

说明书

【技术领域】

本发明属于微电子有机器件领域，特别涉及一种复合沟道的有机场效应管。

【背景技术】

有机场效应管(OFET)具有一系列优点：可制成大面积器件、材料众多易于调节性能、制备工艺简单、成本低、良好的柔韧性等。OFET的研究是为实现全有机电路打下基础，故高性能OFET的研究就显得更加紧急迫切。现代集成电路工艺要求场效应管特性好，比如载流子迁移率高、开关电流比大、亚阈值摆幅大，而目前的OFET远达不到集成电路应用的要求。载流子数量是影响有机场效应管场效应特性的重要因素，载流子是由N型与P型有源层交界面处激子离解产生的，因而，通过合理增加N型与P型有源层交界面是提高OFET中载流子数量的有效途径。目前很多OFET有源层是N型有源层与P型有源层水平叠加，这种结构N型有源层与P型有源层的界面太少，导致激子离解产生的载流子数量不够。本发明提出一种复合沟道的有机场效应管，增加了N型有源层与P型有源层的界面数量，增加了激子离解产生载流子的数量，故而改善了有机场效应管的场效应特性。有机场效应管场效应特性的改善对于其商业化应用有着重要影响。

【发明内容】

本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种复合沟道的有机场效应管。一种复合沟道的有机场效应管，通过采用N型有源层与P型有源层水平和纵向叠加，有效增加了N型有源层与P型有源层的界面数量。

本发明的技术方案：

一种复合沟道的有机场效应管，通过采用光刻法和掩膜法形成水平、纵向叠加的复合有源层，由衬底、栅电极、栅介质层、有源层、源漏电极组成并依次叠加。

一种复合沟道的有机场效应管，制备步骤如下：

1)将衬底分别用丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗后放入手套箱中干燥1小时，以清洗干净衬底表面；

2)根据衬底材料不同，制备相应的栅电极；

3)根据栅电极的不同，制备相应的栅介质层；

4)用光刻法和掩膜法在栅介质层上制备出水平、纵向叠加的P型和N型有源层；

5)在有源层上利用掩膜法蒸发一定厚度的源漏电极；

本发明的技术分析：

一种复合沟道的有机场效应管，通过光刻法和掩膜法形成水平、纵向叠加的复合有源层，这种结构增加了N型有源层与P型有源层的界面数量，增加了激子离解产生载流子的数量，能够改善有机场效应管的场效应特性。

本发明的优点和有益效果：

一种复合沟道的有机场效应管，能够获得较高的开关电流比、较高的载流子迁移率、较大的亚阈值摆幅。本发明具体实施例中采用水平、纵向叠加的复合有源层使得有机场效应管的电子迁移率达到3.50m²/Vs，开关电流比为1.0×10³，亚阈值摆幅为350mV/dec。相比起有源层水平叠加的有机场效应管，一种复合沟道的有机场效应管可为制备场效应特性良好的有机场效应管提供一种全新思路，对有机分立器件的发展或许有重大影响。

【附图说明】

附图为一种复合沟道的有机场效应管结构示意图

图中：①重掺杂硅片；②SiO₂栅介质层；③P型有源层并五苯；④N型有源层C60；⑤P型有源层并五苯；⑥N型有源层C60；⑦Ag源电极；⑧Ag漏电极。

【具体实施方式】

一种复合沟道的有机场效应管，其制备步骤如下：

1)将重掺杂硅片分别用丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗30分钟后放入手套箱中干燥1小时，以清洗干净重掺杂硅片表面；

2)将上述重掺杂硅片置于紫外/臭氧环境中120分钟，获得SiO₂栅介质层；

3)在SiO₂栅介质层上涂正光刻胶，经过前烘、曝光、显影、坚膜工艺后，光刻得到③，沟道长度为200nm；再用真空镀膜法在重掺杂硅片上蒸镀发30nm厚的并五苯有源层，控制蒸发速率为真空度为1×10^-4Pa；蒸镀好之后去胶；

4)重复步骤3)，光刻得到④，沟道长度为200nm；再用真空镀膜法在重掺杂硅片上蒸镀发30nm厚的C60有源层，控制蒸发速率为真空度为1×10^-4Pa；蒸镀好之后去胶；

5)在上述重掺杂硅片上，用长1200nm、宽为1000μm的掩膜板，以的速率蒸镀5nm厚的并五苯有源层，真空度为1×10^-4Pa；