[发明专利]一种薄膜晶体管聚酰亚胺栅极绝缘层的制备方法

说明书

本发明涉及一种薄膜晶体管聚酰亚胺栅极绝缘层的制备方法，包括：(1)将导电基底清洗干净后，高纯氩气吹干，氧气等离子体处理后待用；(2)分别配制聚酰亚胺有机溶液和硅烷偶联剂溶液；(3)将硅烷偶联剂溶液旋涂到等离子处理后的导电基底上，热处理，得到硅烷偶联剂处理后的导电基底；(4)将聚酰亚胺有机溶液旋涂到硅烷偶联剂处理后的导电基底上，真空热处理，即得。本发明解决了制备聚酰亚胺栅极绝缘层薄膜晶体管时绝缘层与栅极难以紧密接触的问题，提高了聚酰亚胺绝缘层的平整度，降低了聚酰亚胺栅极绝缘层薄膜晶体管的制备成本。

技术领域

本发明属于聚合物栅极绝缘层薄膜晶体管制备领域，特别涉及一种薄膜晶体管聚酰亚胺栅极绝缘层的制备方法。

背景技术

柔性薄膜晶体管由于具有柔性、制备工艺简单和适合大面积加工等特点，在集成电路、平板显示和可穿戴设备等领域有着巨大的应用前景。在柔性薄膜晶体管中，绝缘层对器件的机械性能和电学性能起着关键作用。

目前，绝缘层材料可主要分为两大类，无机材料和以高分子为代表的有机材料。相比于无机绝缘材料，有机绝缘材料具有更好的柔性与可加工性。但有机绝缘层也存有一些弊端，常用的有机绝缘材料，如聚甲基丙烯酸甲酯的熔点一般不高于140℃，严重限制了最终器件的应用领域与工作环境。聚酰亚胺是一种耐热性极好的有机绝缘材料，耐高温可达400℃，是一种理想的薄膜晶体管绝缘层材料。但聚酰亚胺具有较高的热膨胀系数，因此在聚酰亚胺薄膜受热成膜过程中，由于内应力的存在，极易出现聚酰亚胺薄膜与基底之间出现翘曲、断裂和脱层等质量问题(《高分子材料科学与工程》，2015，31(10)：115-119)。为解决此问题，研究人员一般从分子设计入手，如改变聚酰亚胺的分子结构，降低其热膨胀系数，来提高聚酰亚胺薄膜的平整性及其与基底的结合性(《现代塑料加工应用》，2018，30(1)：16-18)。同样的，在聚酰亚胺做绝缘层的薄膜晶体管器件的制备过程中，由于聚酰亚胺具有较大的热膨胀系数，因此在器件的制备过程中，尤其是采用溶液法制备时，极易出现绝缘层薄膜的变形，最终影响绝缘层与电极材料的界面结合，甚至出现界面分离。因此最终制备得到的聚酰亚胺绝缘层薄膜晶体管器件的良品率较低，多数制备得到的器件无法正常工作。为解决此问题，研究人员一般采用两步法制备聚酰亚胺栅极绝缘层，即首先制备出相应的聚酰亚胺酸薄膜，之后对其进行高温交联，得到聚酰亚胺薄膜。这种方法耗时较长，且所需交联温度较高。除此之外，在绝缘层热变形与溶剂挥发的综合作用下，绝缘层表面的平整度一般较低，严重影响了最终薄膜晶体管器件的电学性能。因而，如何解决上述问题，开发得到具有优异性能的聚酰亚胺绝缘层薄膜晶体管受到了研究者的广泛关注。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种薄膜晶体管聚酰亚胺栅极绝缘层的制备方法，克服了现有制备聚酰亚胺栅极绝缘层薄膜晶体管成功率低，绝缘层与栅极难以紧密接触，绝缘层表面平整度低的缺陷。

本发明的一种薄膜晶体管聚酰亚胺栅极绝缘层的制备方法，包括：

(1)将导电基底清洗干净后，高纯氩气吹干，氧气等离子体处理，得到等离子处理后的导电基底；

(2)将聚酰亚胺粉末溶解于N,N-二甲基乙酰胺中，剧烈搅拌，得到浓度为200～300mg/mL的聚酰亚胺有机溶液；将硅烷偶联剂按照5～10％的质量百分比溶解于乙醇水溶液中，剧烈震荡后静置，得到硅烷偶联剂溶液；

(3)将步骤(2)中的硅烷偶联剂溶液旋涂到步骤(1)中等离子处理后的导电基底上，热处理，得到硅烷偶联剂处理后的导电基底；

(4)将步骤(2)中的聚酰亚胺有机溶液旋涂到步骤(3)中硅烷偶联剂处理后的导电基底上，真空下热处理，得到薄膜晶体管聚酰亚胺栅极绝缘层。

所述步骤(1)中的导电基底为氧化铟锡玻璃或氧化锡玻璃。

所述步骤(1)中高纯氩气的纯度为99.999％及以上。