[发明专利]一种基于溶剂工程的场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于溶剂工程的场效应晶体管及其制备方法，该制备方法使用氯仿(CF)、溴萘(BrN)混合溶剂配置聚合物溶液，通过调控溶剂比例得到最佳的溶剂配方，使用刮涂法制备出高质量的大面积有机聚合物薄膜，以实现场效应晶体管载流子迁移率的大幅提升，进而得到高迁移率场效应晶体管，这将为推动场效应晶体管走向工业化生产、商业化应用提供一种新的思路和方法。

技术领域

本发明属于有机场效应晶体管技术领域，具体涉及一种基于溶剂工程的场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

有机共轭聚合物场效应晶体管是一种利用有机共轭聚合物半导体组成的场效应晶体管，是一种有源三端器件，通过栅极电压来控制源漏电极之间的电流，其应用目标包括低成本，大面积的电子产品和可生物降解电子设备，在半导体领域至关重要。溶液处理成膜技术具有高效的点和运输性能，是低成本大面积电子器件制造的研究热点。然而共轭聚合物位阻大，从溶液中成膜过程中主链和侧链很难发生高有序堆积，因此薄膜载流子迁移率不高，导致高性能大面积薄膜晶体管难以实现。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于溶剂工程的场效应晶体管及其制备方法，以解决现有技术下高迁移率大面积薄膜晶体管难以制备的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于溶剂工程的场效应晶体管制备方法，在改性硅片上涂覆有机聚合物溶液，退火后制得有机聚合物薄膜，在有机聚合物薄膜上蒸镀电极，制得场效应晶体管；所述CF在溶剂中的体积占比为1％～99％，余量为BrN；

所述有机聚合物溶液的溶质为PDVT-8，溶剂为CF和BrN的混合溶液；

所述改性硅片为硅片表面设置有OTMS层。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述CF在溶剂中的体积占比为95％，BrN的体积占比为5％。

优选的，所述有机聚合物溶液的浓度为5～30mg/mL。

优选的，有机聚合物溶液的制备过程为：将PDVT-8加入至溶剂中，在20～65℃下搅拌2～20小时，静置达到热力学稳定状态后制得有机聚合物溶液。

优选的，在改性硅片上涂覆有机聚合物溶液的过程为：将有机聚合物溶液刮涂在硅片上，刮涂过程中刮刀与硅片的角度为10～15°，刮涂速度为50～300mm/min。

优选的，退火温度为150～200℃，退火时间为5～30min。

优选的，改性硅片的制备过程为：：

步骤1，清洗硅片；

步骤2，对硅片进行羟基化处理；

步骤3，在硅片表面旋涂OTMS溶液，旋涂后将硅片和氨水同时放入真空干燥器中，抽真空至氨水产生气泡，硅片表面的OTMS进行自主装。

优选的，步骤1中，通过超纯水、丙酮和异丙酮清洗硅片；步骤2中，通过食人鱼洗液对硅片进行羟基化处理。

优选的，步骤3中，所述OTMS溶液为OTMS被TCE稀释；在硅片表面旋涂的OTMS溶液为10～200μl，旋涂时间为10～120s，旋涂转速为1000～5000rpm。

一种通过上述任意一项制备方法制得的场效应晶体管，包括依次设置的硅片、有机聚合物薄膜和电极，所述有机聚合物薄膜的尺寸为(2～5)cm×(2～12)cm，厚度为10～40μm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：