[发明专利]一种锆掺杂有机薄膜晶体管及其制备方法

说明书

本发明提供一种锆掺杂有机薄膜晶体管及其制备方法，该锆掺杂有机薄膜晶体管包括衬底以及在衬底表面依次层叠的栅电极、镧锆氧化物介电薄膜、PαMS薄膜、并五苯有缘层和源漏电极。该制备方法首先在清洗干净的衬底上沉积底栅电极，然后将镧锆氧化物前驱体涂覆在栅电极上后进行热处理，制得镧锆氧化物介电薄膜，接着在介电薄膜上旋涂修饰层，最后制备有源层和源漏电极，即可得到锆掺杂有机薄膜晶体管。本发明的锆掺杂有机薄膜晶体管具有低工作电压和高迁移率，其制备方法条件温和、操作简单、制备成本低。

技术领域

本发明涉及有机电子学领域，尤其涉及一种锆掺杂有机薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

有机薄膜晶体管(OTFTs)在未来显示、逻辑、存储等器件，尤其是在柔性电子器件中有着广泛的应用前景。介电层作为OTFTs的重要部分，对晶体管性能，如开启电压、半导体生长形貌等有重要影响。

目前晶体管普遍以SiO₂为介电层，但SiO₂的介电常数(K＝3.9)较低，使晶体管的工作电压较大。同时，为满足社会对器件小型化的需求，OTFTs中的SiO₂介电层物理厚度越来越薄，出现了器件漏电迅速增大、器件功耗增加的问题。若OTFTs采用高K介电材料作为介电层，则可在相同的物理厚度下提供更大的电容，可降低漏电流以及工作电压，使器件在低压下工作，降低器件的总体功耗。

目前大部分的高K介电材料是通过脉冲激光沉积、磁控溅射、原子层沉积等方法进行制备，这些制备方法需要在真空环境或者惰性气体保护下进行，操作复杂、成本高。而利用化学液相法可以实现在空气环境中低成本、大面积制备高K介电薄膜，且与柔性基底展现出良好的匹配性，为进一步的柔性OTFTs的制备提供了高介电常数、低漏电流的介电层薄膜，表现出良好的电学性能。

镧氧化物是一种具有较高介电常数的材料，将其应用在晶体管作为介电层可有效降低器件所需的工作电压。尽管如此，镧氧化物单独作为介电层依然存在单位面积电容和介电常数不足的问题。

发明内容

基于此，本发明提供一种锆掺杂有机薄膜晶体管，该晶体管具有低工作电压和高迁移率，其中介电层具有很好的单位面积电容和介电常数。

该锆掺杂有机薄膜晶体管包括衬底以及在衬底表面依次层叠的栅电极、镧锆氧化物介电薄膜、PαMS薄膜、并五苯有缘层和源漏电极。

相对于现有技术，本发明的有机薄膜晶体管采用镧锆氧化物介电薄膜作为介电层，锆与镧二者的氧化物协同作用使薄膜具有良好的绝缘性和高介电常数，从而使有机薄膜晶体管具有低工作电压和高迁移率。

进一步，所述镧锆氧化物介电薄膜中La与Zr的摩尔比为1:3-3:1。

进一步，根据权利要求8所述锆掺杂有机薄膜晶体管，其特征在于：并五苯有缘层的厚度为30-50nm。

本发明还提供该锆掺杂有机薄膜晶体管的制备方法，该方法在空气环境下采用溶液法制备得到具有高介电常数的锆掺杂介电薄膜，并将该介电薄膜用作有机薄膜晶体管的介电层。该方法操作简单、操作条件温和、制备成本低。

本发明所述锆掺杂有机薄膜晶体管的制备方法包括以下步骤：

S1：制备栅电极：在衬底上沉积底栅电极；

S2：制备介电薄膜：将镧锆氧化物前驱体溶液涂覆在栅电极上后进行热处理，制得镧锆

氧化物介电薄膜；

S3：制备修饰层：在步骤S2得到的镧锆氧化物介电薄膜上旋涂PαMS溶液，再经过热处理得到PαMS薄膜作为修饰层；

S4：制备有源层：采用热蒸发法在PαMS薄膜上沉积并五苯有源层；