[发明专利]以羰基硫和氮气作为掺杂剂的有机场效应晶体管制备工艺

说明书

本发明公开了一种以羰基硫和氮气作为掺杂剂的有机场效应晶体管的制备工艺，包括如下步骤：(1)提供一衬底，所述衬底具有绝缘层；(2)在步骤(1)提供的衬底的绝缘层上制备修饰层；(3)在步骤(2)得到的衬底的修饰层上制备P型有机半导体材料层；(4)以体积比为3‑5:5‑7的羰基硫和氮气作为双极型掺杂剂对步骤(3)得到的衬底的P型有机半导体材料层掺杂形成双极型半导体材料层；(5)在步骤(4)得到的衬底的双极型半导体材料层上制备源电极和漏电极。本发明中的方法与传统的结构结构设计相比，实现方式简单，同时避免了复杂的有机合成和分子设计过程。极大的简化了整个产品的设计历程。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及一种以羰基硫和氮气作为掺杂剂的有机场效应晶体管制备工艺。

背景技术

有机场效应晶体管作为柔性电子的最基本构成单元，近年来得到飞速的发展。区别于传统硅基半导体利用掺杂技术来实现P型及N型区域的技术，有机半导体材料利用分子的结构设计来获得P型及N型材料。然而，虽然分子的结构设计带来无数不同种类的半导体材料，但是由于有机半导体固有的能级原因，材料以P型有机半导体为主。同时由于现阶段对于N型分子的材料设计手段主要以加入拉电子基团来实现有机半导体材料的HOMO以及LUMO的降低，从而实现从P型有机半导体材料到N型有机半导体材料的转换。但由于材料的LUMO过低，N型有机半导体材料极易在空气中氧化。所以在有机半导体领域极其缺乏在空气中稳定的N型有机半导体材料。同时，由于分子的结构设计及合成会应用大量的有机溶剂及其他化学物质，导致三废处理成本极大。而对于有机半导体的实际应用来说，双极型的半导体材料能够扩大单一器件的使用范围，使单一器件可以同时实现P型及N型晶体管的功能，极大的减少器件数量。如何增加空气中稳定的双极型半导体材料的数量和种类是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种以羰基硫和氮气作为掺杂剂的有机场效应晶体管制备工艺，使P型有机场效应晶体管材料转换成PN双极型材料，使半导体场效应晶体管同时实现P型及N型场效应晶体管性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种以羰基硫和氮气作为掺杂剂的有机场效应晶体管的制备工艺，包括如下步骤：

(1)提供一衬底，所述衬底具有绝缘层；

(2)在步骤(1)提供的衬底的绝缘层上制备修饰层；

(3)在步骤(2)得到的衬底的修饰层上制备P型有机半导体材料层；

(4)以体积比为3-5:5-7的羰基硫和氮气作为双极型掺杂剂对步骤(3)得到的衬底的P型有机半导体材料层掺杂形成双极型半导体材料层；

(5)在步骤(4)得到的衬底的双极型半导体材料层上制备源电极和漏电极。

进一步的，步骤(4)中，将硅片置于体积比为4:6的羰基硫和氮气的混合气氛中退火1h，制得所述双极型半导体材料层。

进一步的，步骤(1)中，所述衬底采用硅片、玻璃片、PI片或PMMA片，所述绝缘层为二氧化硅材料层、三氧化二铝材料层或五氧化二钽材料层。

进一步的，所述衬底为具有二氧化硅薄膜的硅片，所述硅片为100晶面P型重掺杂，其厚度为300mm。

进一步的，步骤(2)中，所述修饰层为十八烷基三氯硅烷材料层或辛基三氯硅烷材料层。

进一步的，步骤(2)中，将衬底浸泡在1mol/L的十八烷基氯硅烷的甲苯溶液中24小时，制得所述十八烷基三氯硅烷材料层。

进一步的，步骤(3)中，所述P型有机半导体材料层的分子结构选自如下12种分子结构中任意一者：