[发明专利]一种高分子聚合物薄膜晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高分子聚合物薄膜晶体管及其制备方法，该薄膜晶体管为顶栅底接触结构，晶体管由上至下依次是栅极、介电层、半导体有源层，源漏电极以及衬底；在高分子聚合物薄膜晶体管底电极制作完毕后，通过掩膜版对准，在电极上表面形成额外的铜过渡层，然后对铜过渡层进行紫外臭氧清洗，使铜过渡层充分被氧化成氧化铜中间层，通过氧化铜中间层提高源漏电极的表面功函数，使半导体有源层与源漏电极间肖特基势垒降低，接触电阻减小，从而提高了该薄膜晶体管的电学性能。本发明所述的制备方法，可以解决高分子聚合物半导体以及源漏底电极间的接触电阻较大的问题，抑制此类半导体与金属电极的非欧姆接触，使高分子聚合物薄膜晶体管性能大幅度提升。

技术领域

本发明属于电子材料及器件与微细加工技术领域，特别涉及一种高分子聚合物薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

高分子聚合物薄膜晶体管由于其性能优秀、柔性、制备成本低、可喷墨打印和大面积生产等特点，在有源矩阵显示阵列以及大面积的消费类电子市场展现了广泛的应用前景。然而与传统的硅基晶体管相比，其电极与半导体接触处的非欧姆接触一直是严重阻碍高分子聚合物薄膜晶体管性能的主要问题，这大大限制了高分子聚合物薄膜晶体管的大规模商业化应用。

为实现高分子聚合物半导体与金属电极的欧姆接触，需尽量减小高分子聚合物半导体的电子最高已占轨道的能级(HOMO)与金属电极材料的功函数差。然而对于常见的P型聚合物半导体而言，其HOMO能级通常要远大于5.1电子伏特，与最常用的高功函数材料金(5.1电子伏特)相比仍然相差甚远。因此，即使人们使用昂贵的金材料去制备晶体管源漏电极，也无法获得理想的晶体管电学性能。

因此，迫切需要提出一种高效调节高分子聚合物薄膜晶体管源漏电极与半导体接触的方法。

发明内容

本发明的目的是提供了一种高分子聚合物薄膜晶体管及其制备方法。本发明能够解决高分子聚合物半导体以及源漏底电极间的接触电阻较大的问题，抑制高分子聚合物半导体与金属电极的非欧姆接触，使高分子聚合物薄膜晶体管性能大幅度提升。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种高分子聚合物薄膜晶体管的制备方法，该高分子聚合物薄晶体管为顶栅底接触结构，晶体管由上至下依次是栅极、介电层、半导体有源层，源漏电极以及衬底；在高分子聚合物薄膜晶体管底电极制作完毕后，通过掩膜版对准，在源漏电极上表面形成一层铜过渡层，然后对铜过渡层进行紫外臭氧清洗，使铜过渡层充分被氧化成氧化铜中间层(CuO_x)，通过氧化铜中间层提高源漏电极的表面功函数，使半导体有源层与源漏电极间肖特基势垒降低，接触电阻减小，提高高分子聚合物薄膜晶体管的迁移率，降低高分子聚合物薄膜晶体管的接触电阻，亚阈值摆幅以及阈值电压的绝对值。

所述由上至下依次是栅极、介电层、半导体有源层，源漏电极及衬底，具体包括：

a)采用真空热蒸镀法或磁控溅射法在衬底上形成源漏电极；所述衬底为绝缘材料；

b)采用真空热蒸镀法或磁控溅射法在底电极即源漏电极上表面沉积铜过渡层；所述铜过渡层厚度为2～6纳米；

c)采用紫外臭氧清洗进行氧化，时间为20～120分钟，其功率为100～200 W，处理时环境温度为30～80℃，将铜过渡层氧化成氧化铜中间层；所述氧化铜中间层厚度为3～8纳米；

d)采用溶胶凝胶法将高分子聚合物半导体溶液置于氧化铜中间层上表面形成半导体有源层；所述溶胶凝胶法为溶液旋涂法。

e)采用溶胶凝胶法将介电材料溶液置于半导体有源层上表面形成介电层；所述溶胶凝胶法为溶液旋涂法。

f)采用真空热蒸镀法或磁控溅射法在介电层上表面形成栅电极；所述栅电极材料为金、银、铜或铝。

所述绝缘材料为玻璃、二氧化硅或聚对苯二甲酸类塑料。