[发明专利]一种基于聚F8BT晶体的发光场效应管结构及制备方法

说明书

本发明属于新型电子元器件制备领域，涉及一种基于聚F8BT晶体的发光场效应管结构及制备方法。本发明将受控蒸发自组装方法与双溶剂方案相结合获得晶体质量很高的晶体阵列，膜的覆盖度也大幅度的提高，有机膜晶体宽度变宽。通过本发明方法获得的高度有序晶体阵列作为发光层相比基于普通薄膜作为发光层的有机发光场效应管具有更低的开启电压，更高的外量子效率以及更好的发光性能。本发明用双溶剂蒸发法制得的发光层相比旋涂制备的薄膜可以实现载流子的快速定向传输。

技术领域

本发明属于新型电子元器件制备领域，涉及一种基于聚F8BT晶体的发光场效应管结构及制备方法。

背景技术

发光场效应晶体管(LFET)是结合了具有晶体管开关特性的发光二极管，它可以通过空间分辨探针直接访问有机半导体形成电荷复合区，可以使得有机器件在光电集成电路中有更广泛的应用。但是此类器件的缺点是外量子效率不高。为了获得更高的效率，利用有机半导体，将重组层中的激子与相邻电荷传输层和注入层中的电荷分离。有机发光场效应晶体管(OLET)可以将有机晶体管的电开关特性与有机发光二极管的发光特性结合起来。为显示器、照明和集成光电子器件的一系列应用提供了新的器件结构。这种器件结构的优点是复合区的位置可以通过施加的栅极和漏极电压在晶体管沟道内移动，使其远离任何吸收性金属电极。这样可以最大程度地减少电极上的光子损耗，并使OLET成为广泛研究的器件结构，特别是对于需要高激发密度的应用，例如有机电注入激光器。

然而这种制备OLET发光层的方法大多是通过旋涂或者蒸镀制得的，这种方法制得的发光层通常无定向结晶，导致器件的发光效率很低，不能完全发挥出OLET器件的潜力，这就要求一种制备发光层高度有序晶体阵列的方法。

由于可溶液处理的小分子有机半导体有相对较高的电荷载流子传输和制造成本较低而得到了深入的研究，这使其在大面积的柔性电子领域具有广阔的应用前景。然而，由于小分子有机半导体薄膜通常会表现出随机的晶体取向且覆盖率很差，这导致有机薄膜晶体管(OTFT)的性能发生明显变化，因此必须对晶体进行良好的对准才能实现OLET的性能一致性。在以上这些工作中获得的膜仍然显示出低的面积覆盖率，必须对其进行改进以制造具有性能均匀性的高迁移率的OLET。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于聚F8BT晶体的发光场效应管结构及制备方法，是一种基于聚(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)(F8BT)晶体的发光场效应管，将受控蒸发自组装方法与双溶剂方案相结合，利用小分子有机半导体在略微倾斜的基底上的生长，在基底的倾斜方向上排列良好、高度有序的带状小分子有机半导体F8BT晶体阵列，以控制晶体生长并增强有机半导体的面积覆盖率。通过本发明方法制备的有机发光场效应管具有低开压，高外量子效率并能实现双极传输，可以大幅度的提高OLET器件的发光性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案：

一种基于聚F8BT晶体的发光场效应管结构，包括多层，采用顶栅结构，从下至上，第一层为透明玻璃基底；第二层的两侧为分别源极和漏极，中间为发光层；第三层的两侧分别为电子注入层和空穴注入层，中间为发光层；第四层为发光层，与第二层和第三层的发光层为一体结构；第五层为绝缘层；第六层为栅极；

所述的源极材质为铝(Al)；所述的栅极和漏极材质为金(Au)；所述的发光层的材质为F8BT晶体阵列；所述的电子注入层材质为氧化锌(ZnO)；所述的空穴注入层材质为三氧化钼(MoO₃)；所述的绝缘层材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

所述的发光层厚度为70-90nm(包括与第二层和第三层交叉部分)。

所述的绝缘层厚度为600-700nm。

所述的空穴注入层厚度为3-5nm。

所述的电子注入层厚度为3-5nm。

所述的源极和漏极厚度为30-50nm。