[發明專利]高放大倍率的有機垂直型晶體管

無效

• 申請號: 200910068561.4
• 申請日: 2009-04-22
• 公開（公告）號: CN101533893A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 印壽根;鄧家春;趙愷;吳曉明;華玉林
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/30;H01L51/40;C23C14/24
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 侯 力

【技術領域】：

本發明屬于有機薄膜晶體管技術領域，特別涉及一種具有高放大倍率的基于有機半導體材料的垂直型晶體管。

【背景技術】：

有機薄膜晶體管(OTFT)的發現[1，2]吸引了學術界相當大的關注，這是因為OTFT具有重量輕、體積小、成本低、取材范圍廣等諸多優點[3-7]。這些年來OTFT，尤其是有機場效應晶體管(OFET)得到了廣泛的研究[8]。然而，與其無機對應物相比，OFET的性能仍然較差。有機材料的載流子遷移率通常不大于1cm2V-1S-1，[9，10]與無機半導體材料相比該數值低得多。因此，OFET的輸出電流通常很低(一般為微安數量級)，而且工作電壓較高(可高達100伏)。

為提高OFET的性能，通常需要降低溝道長度或增加OFET的柵極絕緣體的介電常數。然而，進一步降低溝道長度需要采用高成本的光刻技術，這與有機薄膜晶體管成本低的初衷是相悖的；同時，高介電常數的絕緣柵極材料種類有限。因此，人們研究并發展了垂直結構的有機薄膜晶體管，在這種結構中溝道長度通常被認為是有機物薄膜的厚度，因此溝道長度可以減小至亞微米甚至納米數量級。該結構不僅被應用于OFET領域，同時也被用于非場效應的OTFT中。按工作原理不同，非場效應的OTFT主要包括空間電荷限制、[11]熱載流子、[12]金屬基區[13]和可滲基區[14]等類型。由于溝道長度的大大減小，垂直結構的有機薄膜晶體管表現出高電流調制、高增益、高開關比和低操作電壓等優點。盡管人們對垂直結構的有機薄膜晶體管的微觀工作機制還尚不明確，但由于上述諸多優點，垂直結構的有機薄膜晶體管具有很好的發展前景。

本發明以上所涉及的公開文獻和其他參考材料描述了本發明的背景技術，并提供了關于其實驗的附加細節，為了方便，將參考材料通過數字來引用并組合在本說明書后所附的文獻目錄中。

【發明內容】：

本發明的目的在于提供一種具有高放大倍率且制備條件要求寬松的基于有機半導體材料的垂直型晶體管及其制備方法。

本發明提供的高放大倍率的有機垂直型晶體管，包括襯底，依次位于所述襯底上的集電極、第一有機半導體層、共享公共金屬基極、第二有機半導體層和金屬發射極；所述的襯底為玻璃或絕緣柔性材料，集電極為金屬或ITO濺射層，第一有機半導體層和第二有機半導體層分別為一種或一種以上有機半導體材料薄膜層組成，第一有機半導體層和第二有機半導體層可以相同也可以不同。

所述的集電極為采用真空蒸鍍方法沉積在襯底材料上的金屬材料層，沉積厚度為30nm-100nm；或為采用濺射方法沉積在襯底材料上的ITO濺射層，沉積厚度為100-200nm。

所述的第一有機半導體層和第二有機半導體層采用真空蒸鍍方法分別沉積在金屬基極的兩側，沉積厚度為30nm-150nm。

所述的第一有機半導體層和第二有機半導體層采用的有機半導體材料為：CuPC、Pentacene、2-Amino-4-phenylphenol、α-NPB(N，N’-Bis(naphthalene-1-yl)-N，N’-Bis(phenyl)-benzidine)或m-MTDATA(4，4’，4”-Tris(N-3-methylphenyl-N-phenylamino)triphenylamine)。

所述的金屬基極采用真空蒸鍍方法沉積在第一有機半導體層上并延伸至襯底材料上，沉積厚度為30nm-100nn，襯底材料上金屬基極的延伸部分用于引出測量導線；所述的金屬發射極采用真空蒸鍍方法沉積在第二有機半導體層上并延伸至襯底材料上，沉積厚度為30nm-100nm，襯底材料上金屬發射極的延伸部分用于引出測量導線。

所述襯底的玻璃或絕緣柔性材料依次用乙醇、丙酮超聲清洗，去離子水沖洗，經氮氣吹干和烘箱內120℃、30min烘干，用于制備器件。

集電極可采用ITO或金、銀、鋁、銅、鈣等金屬材料，基極和發射極可采用金、銀、鋁、銅、鈣等金屬材料。基底為玻璃或絕緣柔性襯底。對于每一具體實施例，上述材料的選取以及蒸鍍參數(包括蒸發速率和沉積厚度)是通過實驗擇優確定的，這些參數的確定對于本領域技術人員不存在技術上的難度，故在此不做詳細描述，詳見具體實施方式。

通過Keithley?2400?Sourcemeter和Keithley?485?Picoammeter測量樣品的電流-電壓(I-V)特性曲線，由此獲得的器件性能，主要為靜態放大系數(β)，測量過程及測量結果參看具體實施方式。

本發明的優點和積極效果：