[发明专利]一种超高电荷迁移率的高分子场效应晶体管的制备方法

摘要

本发明涉及一种利用电纺丝方法，结合贵金属纳米粒子掺杂技术制备超高电荷迁移率的高分子场效应晶体管的方法。是将贵金属盐与高分子纤维混纺在一起，然后通过气相聚合或者后处理液相聚合的方法，得到贵金属纳米粒子掺杂的高分子/导电高分子核壳纳米纤维，然后进行场效应晶体管的组装。本发明制备的场效应晶体管具有高的迁移率，几乎超越了绝大多数的高分子基晶体管。如金掺杂聚丙烯腈/聚苯胺和金掺杂的聚丙烯腈/聚噻吩核壳纳米纤维的场效应最大电荷迁移率可以分别达到9.37cm2/Vs与10.35cm2/Vs。该方法工业简单，成本低廉，重复性好，并且能够制备出高迁移率的高分子场效应晶体管，将为有机电子器件的发展与应用开拓新的思路。

主权项

一种超高电荷迁移率的高分子场效应晶体管的制备方法，其步骤为：A.将电纺丝高分子材料和贵金属盐共同溶解到溶剂中，在20～80℃下搅拌3～8h，然后将得到的混合溶液冷却至室温；混合溶液中，电纺丝高分子材料的质量分数为5～10wt％，贵金属盐的质量分数为1～10wt％；B.将步骤A获得的混合溶液放入到电纺丝设备的玻璃喷丝管中，玻璃喷丝管的管头内径为0.5～3mm，电纺丝设备的工作电压为10～20kV，以铝套为阳极，以两条平行的铝条为阴极接收板，阳极与阴极接收板间的距离为10～30cm，进行电纺丝，从而在阴极接收板上获得排列的电纺丝高分子纳米纤维；C.用清洗后的石英片把两条平行的铝条间的电纺丝高分子纳米纤维收集起来，然后将该石英片置于导电高分子的饱和蒸汽中，在20～110℃下进行气相聚合，贵金属盐被还原成为无数微小的贵金属纳米粒子，均匀的掺杂在电纺丝高分子纳米纤维和导电高分子中，从而在石英片衬底上得到以导电高分子材料为壳，以电纺丝高分子纳米纤维为核的核壳纤维；D.源、漏电极的制作：将载有核壳纤维的石英片衬底送进真空镀膜机，在核壳纤维的表面蒸镀50～100nm厚的金电极，并且通过掩膜版形成源、漏电极结构，源、漏电极间的沟道宽度为60～100μm，且与核壳纤维的取向相垂直；E.栅电极与栅绝缘层的制备：选用n型<100>硅片，采用干氧氧化法在硅片上生长SiO2栅绝缘层，然后将上述Si/SiO2片划为宽1～2mm、长1～3cm的条形结构，清洗并烘干；F.将聚乙烯吡咯烷酮与去离子水混合制备粘稠液，用清洁的针尖取两小滴粘稠液置于蒸渡有金电极一侧的石英片衬底的两端，两粘稠液滴间的连线与电极间沟道方向平行，将步骤E中所述的Si/SiO2条形结构置于粘稠液上方，并用力将其压紧至SiO2栅绝缘层与金电极贴紧，待粘稠液干燥凝固，从而制备得到超高电荷迁移率的高分子场效应晶体管。