[发明专利]一种底栅顶接触结构的有机薄膜晶体管及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种底栅顶接触结构的有机薄膜晶体管及其制备方法与应用。所述有机薄膜晶体管结构自下而上依次为衬底、OTS修饰的绝缘层、有源层和源漏电极；或自下而上依次为衬底、铝、OTS修饰的绝缘层、有源层和源漏电极；所述有源层材料为PDQT。本发明以半导体聚合物材料PDQT为有源层，并用OTS修饰绝缘层，可显著提高有机薄膜晶体管对载流子的传输特性，为制备全溶液的全有机薄膜晶体管器件阵列提供参考。

技术领域

本发明属于有机薄膜晶体管器件领域，具体涉及一种底栅顶接触结构的有机薄膜晶体管及其制备方法与应用。

背景技术

有机薄膜晶体管的有源层为共轭聚合物或有机小分子。1986年Tsumura等人报道了基于电化学聚合的聚噻吩有机薄膜晶体管器件，得到的载流子迁移率只有10-5cm²/Vs,虽然性能比较低，但是拓展了有机半导体材料的潜在应用领域，开启了OTFT的研究热潮。近几年已取得突破性进展，其性能已超过了a-Si:H TFT的水平。Chan Luo等人报道了有源层材料为聚合物poly[4-(4,4-Dihexadecy l-4H-cyclopenta[1,2-b:5,4-b′]dithiophen-2-yl)-alt-[1,2,5]-thiadiazolo[3,4-c]pyridine]的自组装OTFT器件，其空穴迁移率达μh＝36.3cm² V^-1s^-1。相比无机TFT，有机TFT具有以下优点：

(1)有机材料种类繁多，制备工艺简单灵活，可以通过化学掺杂的方法对材料的电学性质进行调制，也可以通过物理掺杂的方法改变有机材料的半导体性质，从而调节TFT的器件性能。

(2)有机材料的成膜技术多，包括旋涂、提拉、分子自组装、真空蒸发技术、丝网印刷技术、喷墨打印技术等，容易实现大面积薄膜制备。

(3)有机材料天然具有较好的柔韧性，能很好地与柔性衬底兼容，制备柔性可穿戴的电子器件。

在有机薄膜晶体管器件中，绝缘层是非常重要的组成部分。目前应用于有机薄膜晶体管器件的绝缘层材料主要有以下几类：

(1)无机介电材料。包括传统的SiO₂介质层，高k介电材料Al₂O₃、HfO₂、TiO₂、ZrO₂等等。

(2)有机聚合物介电材料。包括基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚乙烯苯酚、聚苯乙烯、聚乙烯醇、苯并环丁烯等。具有表面粗糙度低，可溶液制备，使得有机聚合物绝缘层材料在柔性印刷电子器件中显示出了极大的潜力。

(3)无机/有机聚合物复合介电材料。一般采用无机纳米颗粒与有机聚合物材料复合，从而获得高介电常数，致密、平整、机械性好的的高质量薄膜。

绝缘层的形貌、介电常数、界面性质及接触特性等对载流子的传输特性有着很大的影响，而对于绝缘层来说，由于其本身表面亲水的性质，使其与有源层的有机材料之间的界面，很难完美地匹配，从而在界面间形成缺陷，导致漏电流增加器件性能下降，因此，对绝缘层表面进行修饰，使有源层与绝缘层之间的接触更加紧密，是解决此问题的有效方法。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种底栅顶接触结构的有机薄膜晶体管。

本发明的另一目的在于提供上述一种底栅顶接触结构的有机薄膜晶体管的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述一种底栅顶接触结构的有机薄膜晶体管的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种底栅顶接触结构的有机薄膜晶体管，其结构自下而上依次为衬底、十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰的绝缘层、有源层和源漏电极；