[实用新型]一种纵向叠层结构的双极型有机场效应管

说明书

【技术领域】

本发明属于固体电子器件技术领域，尤其涉及一种纵向叠层结构的双极型有机场效应管。

【背景技术】

双极型有机场效应管通常由衬底、栅极、栅介质层、N型有源层、P型有源层、源极和漏极组成。大部分N型有源层和P型有源层为水平叠加，即N型有源层位于栅介质和P型有源层之间或者P型有源层位于栅介质层和N型有源层之间，我们称这种结构的双极型有机场效应管为水平叠加结构的双极型有机场效应管。同时，大部分有机半导体材料属于单载流子传输型，即它对一种类型的载流子迁移率远远大于对另一种类型载流子的迁移率。通常电子迁移率远远大于空穴迁移率的材料称为电子传输型材料，即N型材料，而空穴迁移率远远大于电子迁移率的材料称为空穴传输型材料，即P型材料。在有机半导体中，电子在最低未占据轨道(lowest unoccupied molecular orbital)-(LUMO)上传输，而空穴在最高已占据轨道(highest occupied molecular orbital)-(HOMO)上传输。双极型有机场效应管通常采用底栅顶接触、底栅底接触、顶栅顶接触、顶栅底接触四种结构。在底栅底接触结构中，源漏电极位于有机半导体层和绝缘层之间，可以通过光刻工艺图形化源漏电极，因此沟道长度可以做到1μm以下。在底栅顶接触结构中，有机半导体层淀积在绝缘层之上，在有机半导体层上面再生长金属电极形成源漏电极，顶接触结构的器件由于电极与有机层接触良好，因此具有非常好的性能。在顶栅顶接触和顶栅底接触结构中，栅极是最后淀积上去的，而有机半导体层被衬底和绝缘层以及电极包裹，器件在空气中非常稳定。

与无机场效应管相比，有机双极型场效应管可以传输两种载流子，具有便于提高集成度、材料众多易于调节性能、可以大面积低成本制造等优点。双极型有机场效应管的两个重要的特性是：在正栅压下传输电子载流子和在负栅压下传输空穴载流子。在常规双极型有机场效应管，即水平叠加结构的双极型有机场效应管中，N型有源层和P型有源层交界面处激子离解不充分，电子和空穴的载流子迁移率往往太低。这些缺点的存在严重阻碍了有机双极型场效应管的商用前景。

【发明内容】

本发明的目的在于克服以上有机双极型场效应管的不足，提出一种纵向叠层结构的双极型有机场效应管，以使N型有源层和P型有源层交界面处激子离解充分，提高有机双极型场效应管中电子和空穴的载流子迁移率。

本发明的技术方案

首先，在源漏电极和栅介质之间，N型有源层和P型有源层采用纵向叠层结构，即N型有源层和P型有源层并排交叉排列在源漏电极和栅介质层之间。其次，一种纵向叠层结构的双极型有机场效应管采用底栅底接触结构。再次，纵向叠层结构为3层N型有源层与2层P型有源层并排交叉排列或者2层N型有源层与3层P型有源层并排交叉排列。依据上述技术思路发明的一种纵向叠层结构的双极型有机场效应管包括衬底、栅极、栅介质层、N型有源层、P型有源层、源极和漏极，其中N型有源层和P型有源层并排交叉排列在源漏电极和栅介质层之间组成纵向叠层结构。

【附图说明】

图1是3层N型有源层与2层P型有源层并排交叉排列在源漏电极和栅介质层之间时本发明示意图；

图2是2层N型有源层与3层P型有源层并排交叉排列在源漏电极和栅介质层之间时本发明示意图。

【具体实施方式】

实施例一

以重掺杂n⁺-Si/SiO₂为栅极/栅介质层，并兼做衬底，C60为N型有源层，并五苯为P型有源层，采用底栅底接触结构的本发明制备过程如下：

1)用标准工艺清洗n⁺-Si/SiO₂衬底；

2)用光刻法在n⁺-Si/SiO₂衬底上制备3层间隔排列的C60作为N型有源层；

3)用光刻法在3层N型有源层间隙制备2层并五苯作为P型有源层；

4)用真空蒸发法在并排交叉排列的N型有源层和P型有源层上制备金属薄膜(如金)作为源漏电极，沟道长度和电极面积通过掩膜版限定；

5)将制作的器件封装。

实施例二

以重掺杂n⁺-Si/SiO₂为栅极/栅介质层，并兼做衬底，C60为N型有源层，并五苯为P型有源层，采用底栅底接触结构的本发明制备过程如下：

1)用标准工艺清洗n⁺-Si/SiO₂衬底；