[發明專利]一種光傳感有機場效應晶體管及其制備方法

無效

• 申請號: 200910080767.9
• 申請日: 2009-03-27
• 公開（公告）號: CN101645487A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 于貴;郭云龍;杜春燕;蔣士冬;狄重安;閆壽科;劉云圻
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: H01L51/00
• 分類號: H01L51/00;H01L51/05;H01L51/42;H01L31/113;H01L51/40;H01L51/48;C07F7/12;C07D333/50
• 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

本發明涉及有機場效應晶體管傳感技術領域，特別是涉及一種光傳感有機場效 應晶體管及其制備方法。

背景技術

隨著有機電子學的發展，有機場效應晶體管(organic?field-effect?transistors，簡 稱OFETs)以其輕質，易柔性化和成本低廉的獨特優勢，以及在電路驅動，靈敏傳 感器等方面廣泛應用前景，吸引著人們的目光。在眾多的OFETs研究中，具有OFETs 開關性能和光傳感作用的光傳感OFETs(organic?phototransistors(OPTs))是非常有 前景的一類光電器件。究其原因，OPTs有著自己獨特的優點：相同的感光原理，卻 有著更好的信號放大功能；其在結構上相比于結型場效應晶體管更容易大規模的集 成(Y.-Y.Noh，D.-Y.Kim，and?K.Yase，J.Appl.Phys.2005，98，074505；Y.Liang，G.F. Dong，Y.Hu，L.D.Wang，and?Y.Qiu，Appl.Phys.Lett.2005，86，132101)。

近年來，人們合成和發展了多種高性能的光感有機半導體材料，并將其集成于 有機場效應器件中，材料的發展極大的推動了OPTs的研究，例如：聚(9，9-二辛 基芴共聯二噻吩、2，5-二-聯苯-4-噻吩并噻吩和全氟酞菁銅OPTs的研究(M.C. Hamilton?et?al.IEEE?Trans.Electron?Devices，2004，51，877；Y.-Y.Noh，D.-Y.Kim， Y.Yoshida，K.Yase，B.-J.Jung，E.Lim，and?H.-K.Shim，Appl.Phys.Lett.2005，86， 043501；Q.X.Tang，L.Q.Li，Y.B.Song，Y.L.Liu，H.X.Li，W.Xu，Y.Q.Liu，W.P. Hu，and?D.B.Zhu，Adv.Mater.2007，19，2624)。但這些研究還未開發出感光性能足 夠好的有機半導體材料，而且器件對光源的要求較高(能量大于1毫瓦)。直到M. Y.Cho等人對星形分子1，2，4，5-四(5-正己基[2，2′]聯二噻吩-5-乙烯基)-苯和1，2，4，5- 四(5-正己基[2，2′]聯三噻吩-5-乙烯基)-苯的應用開發才使得OPTs除載流子傳輸速 度以外的指標達到了與無定型硅PTs相媲美的水平(M.Y.Cho，S.J.Kim，Y.D.Han， D.H.Park，K.H.Kim，D.H.Choi，and?J.Joo，Adv.Funct.Mater.2008，18，2905)。然而， 上述研究并沒有真正達到各項重要指標與無定型硅PTs相媲美的水平，究其原因， 是由于缺少高光感性半導體的開發和不同聚集態在器件中的應用研究不足。因此， 開發出高性能的感光性半導體材料和利用恰當的聚集態制備器件，對于制備高性能 的OPTs具有十分重要的研究意義和商業價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種光傳感有機場效晶體管及其制備方法。

本發明提供的光傳感有機場效應晶體管，其結構示意圖如圖3所示，由圖可知， 該晶體管為上電極結構，包括襯底1、位于襯底之上的柵電極2和位于柵電極之上的 絕緣層；

其中，有機場效應晶體管還包括位于絕緣層之上的自組裝單分子層以及位于自 組裝單分子層之上的源電極5、漏電極6和至少一根有機半導體化合物單晶線4，圖 中3所指為絕緣層和位于絕緣層之上的自組裝單分子層。

該晶體管中，構成襯底的材料為各種常規的襯底材料，可從商業途徑購買得到， 如玻璃、陶瓷、聚合物或硅片；構成柵電極的材料亦為各種常見的柵電極材料，如 金屬、合金和金屬氧化物；其中，金屬可為金、銀、鋁或銅等，合金為銅鋁合金或 鋁銀合金，金屬氧化物為氧化銦錫。構成絕緣層的材料為二氧化硅、氮化硅或聚合 物。

構成自組裝單分子層的材料為十八烷基氯硅烷、八烷基氯硅烷、苯基氯硅烷或 三氯硅烷；有機半導體單晶位于源電極和漏電極之間。

構成源電極和漏電極的材料為金屬、合金、金屬氧化物、導電聚合物或導電小 分子化合物。其中，金屬可為金、銀、鋁或銅等；合金為銅鋁合金或鋁銀合金；金 屬氧化物為氧化銦錫；導電聚合物為聚苯胺、聚噻吩、聚3，4-乙撐二氧噻吩與聚 苯乙烯磺酸鹽的絡合物(PEDOT/PSS)或7，7，8，8-四氰基對亞甲基苯醌與四硫富瓦 烯的復合物。