[發明專利]有機薄膜晶體管以及控制高分子材料層表面能的方法

有效

• 申請號: 200710161979.0
• 申請日: 2007-09-27
• 公開（公告）號: CN101399316A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 楊豐瑜;徐美玉
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/30;H01L51/40;C08L101/00;C08J7/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 封新琴;陳 桉

【技術領域】

本發明涉及一種有機薄膜晶體管，特別涉及一種利用低溫可交聯性高分子材料作為介電層的有機薄膜晶體管，且此介電層具有可調控的表面能。

【背景技術】

近年來，對于大型顯示器而言有機薄膜晶體管(OTFT)相比于無機薄膜晶體管更具有低制程溫度及低成本的優勢，因此關于OTFT的相關材料及制程技術的開發已逐漸受到重視，其中以并五苯(pentacene)或是具立體規則性(regioregular)的聚噻吩(polythiophene)為最被看好且最具競爭性的有機半導體材料。

然而，對于OTFT中的柵極介電層，目前仍是以使用SiO₂為主，而未來OTFT的發展趨勢必然是以全面塑料化為主，如此才可使用如印刷技術等大面積化的低成本制程來制作OTFT，因此，如何開發出可取代SiO₂的柵極介電層有機高分子材料是刻不容緩的。

目前應用于OTFT的高分子介電層材料，常見的有以下幾種：聚乙烯基苯酚(polyvinyl?phenol，簡稱PVP)、聚苯乙烯(polystyrene，簡稱PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl?methacrylate，簡稱PMMA)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol，簡稱PVA)、聚氯乙烯(polyvinylchloride，簡稱PVC)或聚偏二氟乙烯(polyvinylidenfluoride，簡稱PVDF)等。其中以PVP得到最廣泛的使用，尤其是搭配交聯劑一起使用，其所形成的交聯性高分子介電層薄膜具有不可溶性，因此能夠在其上以溶液制程(solution?process)制作活性層，并且其漏電流值可進一步比未交聯的薄膜降低1至2個數量級(order)。

然而目前所使用的交聯性PVP高分子介電材料，例如J.Appl.Phys.92，5292(2002)或Appl.Phys.Lett.87，152105(2005)中所描述的，其制程溫度需高達180℃～200℃，且加熱時間也需長達1小時以上，而一般柔性顯示器所使用的塑料基板無法耐高溫，所以傳統上所使用的交聯性PVP高分子介電材料不適于用作大型平面顯示器所使用的塑料基板。

因此，如何開發出一種低溫可交聯性高分子材料作為有機薄膜晶體管的介電層，以達到適用于塑料基板的目的，一直是有機薄膜晶體管材料研究的重要課題。

【發明內容】

有鑒于此，本發明提供一種有機薄膜晶體管，包括：柵極、源極、漏極；連接源極與漏極的有機半導體層；設置于基底上方的柵極層；以及將柵極與有機半導體層分隔開來的介電層，其中介電層由組合物所組成，該組合物包括：

(a)高分子，其重復單位的結構如式(I)所示：

式(I)

其中每個X各自獨立地為H或C_1-54烷基；

R各自獨立地為H、烷基、乙酰氧基(acetoxyl)、叔丁基(t-butyl)、β-甲氧基乙氧基甲基醚(β-methoxyethoxymethyl?ether)、甲氧基甲基醚(methoxymethyl?ether)、對甲氧基芐基醚(p-methoxybenzyl?ether)、甲硫基甲基醚(methylthiomethyl?ether)、新戊酰基(pivaloyl)、四氫吡喃(tetrahydropyran)或硅醚(silyl?ether)；

每個a各自獨立地為1至5的整數；

y和z為摩爾比，且y+z＝1，0≤y≤1，0≤z≤1；

(b)交聯劑；以及

(c)酸產生劑。

此外，本發明還提供一種控制高分子材料層表面能的方法，包括：將高分子組合物涂布于基底上；使該高分子組合物在一定反應溫度及一定反應時間進行交聯反應，以形成一高分子材料層，

其中該高分子組合物包括：

(a)高分子，其重復單位的結構如式(I)所示：

式(I)

其中每個X各自獨立地為H或C_1-54烷基；

R各自獨立地為H、烷基、乙酰氧基、叔丁基、β-甲氧基乙氧基甲基醚、甲氧基甲基醚、對甲氧基芐基醚、甲硫基甲基醚、新戊酰基(pivaloyl)、四氫吡喃或硅醚；

每個a各自獨立地為1至5的整數；

y和z為摩爾比，且y+z＝1，0≤y≤1，0≤z≤1；

(b)交聯劑；以及

(c)酸產生劑，

其中通過反應溫度、反應時間和/或酸產生劑的含量控制高分子材料層的表面能。