[發明專利]一種雙工作模式有機場效應晶體管及制備方法

無效

• 申請號: 200610089455.0
• 申請日: 2006-06-28
• 公開（公告）號: CN101097991A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: 劉云圻;吳衛平;王鷹;孫艷明;狄重安;徐新軍;于貴;朱道本
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/40
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及有機場效應晶體管技術領域，特別涉及一種雙工作模式的有機場效應晶體管，是一種集增強型和耗盡型工作模式為一體的有機場效應晶體管和一種由兩層或者兩層以上不同半導體(其中至少有一種有機半導體)作為溝道以形成異質結或同質結的有機場效應晶體管。

背景技術

自從Tsumura?et?al.(Tsumura，A.；Koezuka，H.；Ando，T.Appl.Phys.Lett.1986，49，1210)關于有機場效應晶體管的報道以來，有機場效應晶體管由于其在有源矩陣顯示，有機集成電路，電子商標等方面的潛在應用價值得到了人們的廣泛關注。與無機晶體管相比，有機場效應晶體管具有低成本，重量輕，柔韌性好，易于大規模制備等特點。近年來，有機場效應晶體管取得了長足的發展，已經有應用于集成電路的嘗試。其中基于并五苯的場效應晶體管遷移率已經超過1.5cm²V^-1s^-1(Nelson，S.F.；Lin，Y.Y.；Gundlach，D.J.；Jackson，T.N.Appl.Phys.Lett.1998，72，1854)，已經可以和無定形硅相媲美。基于紅熒烯的單晶場效應晶體管遷移率高達15cm²V^-1s^-1(Sundar，V.C.；Zaumseil，J.；Podzorov，V.；Menard，E.；Willett，R.L.；Someya，T.；Gershenson，M.E.；Rogers，J.A.Science?2004，303，1644)。

將有機場效應晶體管用于構筑邏輯器件和集成電路是有機電子學的最終目的。目前，人們通過多種方法來實現這一目的，當前最主要的是借鑒無機半導體器件物理的基本理論，采用一個p型晶體管和一個n型晶體管，或者采用一對雙極性場效應晶體管構筑邏輯門(Anthonopoulos，T.D.；de?Leeuw，D.M.；Cantatore，E.；Setayesh，S.；Meijer，E.J.；Tanase，C.；Hummelen，J.C.；Blom，P.W.M.Appl.Phys.Lett.2004，85，4205)。但是，迄今為止，高遷移率的穩定的n型有機半導體材料寥寥無幾，科學家經過多年的嘗試，現在常用的n型材料僅限于氟酞菁類，苝酰亞胺類等少數化合，而且n型場效應晶體管的遷移率往往低于p型遷移率，對于雙極性有機場效應晶體管，同樣存在遷移率不匹配的問題。這就給構筑有機場效應邏輯電路造成了巨大的障礙。一方面，缺乏高遷移率的材料，另一方面，構筑邏輯門的兩個獨立器件的遷移率不匹配，有機邏輯器件的性能受到了制約。根據無機半導體理論，一共存在四種場效應器件(p型增強型，p型耗盡型，n型增強型和n型耗盡型)，都可以用于構筑邏輯器件(Sze，SMPhysics?of?Semiconductor?Device.2nd.ed.New?York：Wiley，1981)。邏輯器件的構筑有兩種方式，以最常見的非門為例，可以用基于不同類別半導體材料(p型和n型)的同種工作模式(增強型或耗盡型)的兩個場效應晶體管構筑，也可以用基于相同類別半導體材料(p型或n型)的不同同種工作模式(增強型和耗盡型)的兩個場效應晶體管構筑(C.Carruthers?and?J.Mavor，IEE?Proc.Circ.Dev.Syst.1992，139，377，S.Nuttinck；A.J.Scholten；L.F.Tiemeijer；F.Cubaynes；C.Dachs；C.Detcheverry；E.A.Hijzen，IEEETrans.Electron.Dev.2006，53，153).但是，現在報道的有機場效應晶體管一般都是增強型的，很少有報道耗盡型的有機場效應器件，這主要是由于有機半導體器件往往都是基于高純度的有機化合物制備的，一般不采用無機半導體工藝中的摻雜和擴散等手段，所得到的器件一般不呈現出耗盡型工作模式.然而，早期的研究表明，有機場效應晶體管也可以存在耗盡型的工作模式(H.Klauk，D.J.Gundlach，M.Bonse，C.C.Kuo，and?T.N.Jackson，Appl.Phys.Lett.2000，76，1692)，但是這些實驗現象都是由于非預期的摻雜(如氧摻雜)或者器件構筑的失敗引起的，往往都是研究人員不希望得到的結果，沒有得到過研究人員的注意。另外，對有機半導體的有意識的人為摻雜在有機發光二極管中有著廣泛的研究，但對于有機場效應器件，一般為了提高器件的遷移率，希望溝道的活性層半導體材料的純度越高越好，對有機場效應半導體的有意識的人為摻雜很少得到研究。