[發明專利]一種有機場效應晶體管及其專用源漏電極與制備方法

無效

• 申請號: 200710177814.2
• 申請日: 2007-11-21
• 公開（公告）號: CN101442105A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 于貴;狄重安;魏大程;劉云圻;郭云龍;朱道本
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01L51/40
• 分類號: H01L51/40;H01L51/05;H01L51/30
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 關 暢

技術領域

本發明涉及一種有機場效應晶體管及其制備方法，特別是涉及一種以圖案化的石墨烯電極作為源漏電極的下電極結構的有機場效應晶體管及其制備方法，以及該圖案化的石墨烯電極與制備方法。

背景技術

有機場效應晶體管(organic?field?effect?transistors(OFETs))是通過調節柵極電壓來控制源漏極之間電流大小的一種有源器件，整個晶體管由柵極電極1、介電層2、有機半導體層3、源電極4和漏電極5構成，其結構按源漏電極位置不同可分為：上電極結構和下電極結構，其結構示意圖分別如圖1a和圖1b所示，在上電極結構中，源電極4和漏電極5設于有機半導體層3上，與介電層2不連接(圖1a)；而在下電極結構中，源電極4和漏電極5設置在有機半導體層3和介電層2之間，與有機半導體層3和介電層2均連接(圖1b)。其中下電極結構可以和成熟的光刻技術相兼容，但是金屬電極和有機半導體的接觸較差。

自從上世紀80年代發明有機場效應晶體管以來(Tsumura，A.；Koezuka，H.；Ando，T.Appl.Phys.Lett.1986，49，1210)，有機場效應晶體管由于在柔性顯示，有機集成電路等方面的潛在應用前景引起了人們的廣泛研究興趣。與無機場效應晶體管相比，有機場效應晶體管具有其自身獨特優點，主要包括其制備工藝簡單、成本低廉、重量輕、柔韌性好等。近幾年來，有機場效應晶體管在材料(有機半導體材料，電極材料，絕緣層材料)、器件性能和其應用的開發等各方面均取得了長足的發展。目前，基于有機半導體的場效應晶體管的主要性能指標(遷移率和開關比)已經達到和無定形硅器件性能相媲美程度(Nelson，S.F.；Lin，Y.Y.；Gundlach，D.J.；Jackson，T.N.Appl.Phys.Lett.1998，72，1854)，這使得有機場效應晶體管具備了走向應用的基本要素。

降低成本是推動有機場效應晶體管走向應用的有效途徑，因此，開發低成本的有機半導體材料和有機半導體薄膜制備工藝、開發低成本的有機絕緣層以及開發低成本的電極是目前研究熱點。以有機場效應晶體管電極為例，為了保證載流子的有效注入(特別是P型有機場效應晶體管)一般采用昂貴金作為有機場效應晶體管的源漏電極，而成本低廉的銅和銀作為電極會降低有機場效應晶體管的性能。

石墨是碳的最穩定存在形態，所以它在諸多方面有著廣泛的應用。近年來，石墨烯(一層或幾層的二維石墨)作為凝聚態物理和材料科學的新星，其相關的研究引起了人們的廣泛關注。截止到目前為止，關于該方面的研究主要集中于基礎方面的研究，而應用方面的研究即將引起人們的關注。此外，石墨烯的生長和圖案化也是它現在面臨的主要問題之一，石墨分裂、外延生長和石墨氧化是目前得到石墨烯的有效方法，((a)Novoselov，K.S.；Geim，A.K.；Morozov，S.V.；Jiang，D.；Zhang，Y.；Dubonos，S.V.；Grigorieva，I.V.；Firsov，A.A.Science?2004，306，666.(b)Evans，J.W.，Th?iel，P.A.；Bartelt，M.C.Sur.Sci.Rep.2006，61，1.(c)McAllister，M.J.，Li，J.；Adamson，D.H.；Schniepp，H.C.；Abdala，A.A.；Liu，J.；Herrera-Alonso，M.；Milius，D.L.；Car，R.；Prud’homme，R.K.；Aksay，I.A.Chem.Mater.2007，19，4396.)，但是這些方法難以實現石墨烯的圖案化。

發明內容

本發明的目的是提供一種圖案化石墨烯電極及其制備方法。

本發明制備圖案化石墨烯電極的方法，包括如下步驟：

1)在襯底上沉積金屬薄膜，并將所述金屬薄膜圖案化；

2)將沉積有圖案化金屬薄膜的襯底置于化學氣相沉積系統中，在圖案化金屬薄膜表面化學氣相沉積石墨烯，得到圖案化石墨烯電極。

其中，化學氣相沉積所用的碳源為甲醇、乙醇、丙醇、戊醇、苯、甲苯、二甲苯和甲烷等。化學氣相沉積的溫度為100-1200度；載氣為N₂、Ar、N₂/H₂或Ar/H₂。金屬電極材料為銀、銅、金、鋁、鈣、鎂、錫、鐵、鈉、鋇或它們的合金。

本發明方法制備得到的圖案化石墨烯電極也屬于本發明的保護范圍。