[发明专利]双层有源层薄膜晶体管及制备方法

说明书

双层有源层薄膜晶体管及制备方法，属于半导体技术领域，特别涉及薄膜晶体管技术。本发明的晶体管包括顺次设置的下述各层：衬底玻璃、绝缘层、P型有机小分子场效应材料层和N型半导体材料层，N型半导体材料层上设置有源极和漏极，所述N型半导体材料层的材质为F16CuPc，所述P型有机小分子场效应材料层的材质为Pentacene。本发明的有益效果是，由于异质结有源层的存在，双层有机薄膜中的空穴和电子同时注入导电沟道中，提高载流子数量，使器件饱和电流有很大提升，同时也降低了薄膜晶体管的开启电压，有效的提升了器件性能。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别涉及薄膜晶体管技术。

背景技术

薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)作为20世纪最伟大的发明之一，被广泛应用于诸多领域，在过去的十几年里已经成为电子平板显示行业的核心部件，其在射频电子标签、电子电路和传感器等方面的应用价值也备受关注。为满足电子产业的发展和商业化的需求,薄膜晶体管器件在尺寸上也不断追求微型化，在器件不断微型化的过程中，既要考虑短沟道效应，又要在较低的电压下尽量使沟道里富集较多的电荷，从而获得较高的输出电流。

异质结双层有源层薄膜晶体管，有源层采用一种n型半导体和一种p型半导体形成异质结导电沟道，两层有机薄膜中的空穴和电子同时注入导电沟道中，而空穴和电子很难通过两层薄膜接触界面间的势垒，在栅极偏压的影响下，不会相互中和，而是独立地平行传输，显著提高了沟道中传输载流子的浓度，进而提高了器件的电学性能。双层有机薄膜中，当第一层n型有机半导体薄膜的厚度固定时，异质结的厚度由第二层P型半导体的厚度决定。随着p型薄膜厚度的增加，异质结作用区域逐渐增加，器件的源/漏电流增大；超过一定厚度之后，异质结界面间的接触势垒不能再阻挡n型半导体和p型半导体间空穴和电子的渗透，因而会使部分载流子发生中和效应，显著降低导电沟道中载流子的浓度。同时，有源层薄膜厚度增加会分担一定的栅极偏压，增大源/漏电极间的接触电阻，使OTFT器件的电学性能明显降低。因此，选择适当的厚度，便可以明显提升薄膜晶体管的电学性能，实现高性能有机薄膜晶体管的制备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有较高饱和电流的双层有源层薄膜晶体管及制备方法。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，双层有源层薄膜晶体管，其特征在于，包括顺次设置的下述各层：衬底玻璃、绝缘层、P型有机小分子场效应材料层和N型半导体材料层，N型半导体材料层上设置有源极和漏极，

所述N型半导体材料层的材质为F16CuPc，所述P型有机小分子场效应材料层的材质为Pentacene。

所述P型有机小分子场效应材料层的厚度为20nm～40nm，所述N型半导体材料层的厚度为5nm～15nm。

本发明中采用的符号“～”所表示的数值范围包含端点值，例如，5nm～15nm的范围，包含了5nm和15nm两个值。

本发明的双层有源层薄膜晶体管制备方法包括下述步骤：

1)清洗ITO玻璃衬底；

2)制备PMMA绝缘层：将PMMA溶液旋涂在ITO玻璃衬底上，100℃～120℃条件下退火60min；

3)蒸镀Pentacene有源层:气压低于3×10-4Pa，对Pentacene加热升温至170℃～190℃，以的蒸镀速率形成厚度为20nm～40nm的Pentacene薄膜；