[发明专利]避免场效应晶体管少数载流子注入的方法及场效应晶体管

说明书

本发明提供了一种避免基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管少数载流子注入的方法及场效应晶体管。该方法包括如下步骤：在源电极和p型窄带隙有机小分子层之间，以及在漏电极和p型窄带隙有机小分子层之间均负载p型宽带隙有机半导体。本发明实施例通过在源电极和p型窄带隙有机小分子层之间，以及在漏电极和p型窄带隙有机小分子层之间均负载p型宽带隙有机半导体，从而从源头上避免了少数载流子(电子)的注入。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种避免基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管少数载流子注入的方法及基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管。

背景技术

基于有机半导体为有源层的有机场效应晶体管由于其优异的可溶液法制备、柔性和可穿戴等特点，被认为是下一代柔性电子器件的核心元件。随着分子设计、材料生长和器件制备等技术的进步，有机场效应晶体管等的性能得到了极大的提升。其中，用来评价有机场效应晶体管性能指标的最重要参数p型有机半导体的迁移率，其已经达到并超过了无定型硅的标准。

但是，目前常见的p型有机半导体，包括聚合物和小分子，很多都存在带隙较窄(2.0eV)的问题。由此制备的有机场效应晶体管往往都会深受严重的少数载流子(电子)注入效应的干扰，注入的少数载流子会被空气的中的水和氧气所束缚，使得器件偏离理想的行为，严重影响器件工作的可靠性和稳定性。

现有技术中，降低少数载流子注入的影响主要通过在有机半导体层中引入杂质分子来阻隔少数载流子和水氧的作用而实现。但是这种方法往往只适用于聚合物半导体体系，即杂质分子体积远小于聚合物分子，所以对载流子传输影响较小，而很难应用于在有机小分子半导体体系，这是由于杂质分子与小分子半导体体积相当，会不可避免地影响小分子有序排布，形成新的载流子束缚中心。

发明内容

本发明的一个目的是要避免少数载流子(电子)注入效应对基于p型窄带隙有机小分子场效应晶体管的影响。

本发明的一个进一步的目的在于在隔绝少数载流子(电子)注入的同时，不影响工作模式下的主要载流子(空穴)的注入。

本发明的另一个进一步的目的在于在有效降低少数载流子(电子)注入效应的同时不增加电极接触电阻的影响。

特别地，本发明提供了一种避免基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管少数载流子注入的方法，所述场效应晶体管包括源电极、漏电极和由p型窄带隙有机小分子形成的p型窄带隙有机小分子层，所述方法包括如下步骤：

在所述源电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间，以及在所述漏电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间均负载p型宽带隙有机半导体。

可选地，所述p型宽带隙有机半导体比p型窄带隙有机小分子具有更高的最低未占据分子轨道能级，且与所述p型窄带隙有机小分子具有相近或更低的最高分子占据轨道能级。

可选地，所述p型宽带隙有机半导体层的厚度为6-25nm中任一厚度值。

可选地，所述p型宽带隙有机半导体层的厚度为8-12nm中任一厚度值。

可选地，所述源电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间，以及在所述漏电极和所述p型窄带隙有机小分子层之间均负载p型宽带隙有机半导体层中，是通过真空蒸镀的方式进行负载。

可选地，所述真空蒸镀的条件为：真空度为1×10^-3-1×10^-4Pa中任一值，蒸发速率为中任一值，转速为30-50r/min中任一值。

可选地，所述方法还包括如下步骤：在所述源电极和所述p型宽带隙有机半导体之间，以及在所述漏电极和所述p型宽带隙有机半导体之间均负载用于降低接触电阻的掺杂层。

特别地，本发明还提供了一种基于p型窄带隙有机小分子的场效应晶体管，所述场效应晶体管利用如前述的方法制备形成，所述场效应晶体管包括：