[發明專利]一種聚合物薄膜熱貼合方法及其在頂柵有機場效應晶體管中的應用

無效

• 申請號: 200910237346.2
• 申請日: 2009-11-10
• 公開（公告）號: CN101710607A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 劉云圻;張磊;狄重安;郭云龍;孫向南;溫雨耕;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: H01L51/40
• 分類號: H01L51/40
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及有機場效應晶體管領域，特別涉及一種采用熱貼合方法制備頂柵場 效應晶體管柵絕緣層的方法。

背景技術

自從上世紀80年代有機場效應晶體管(OFET)發明以來(Tsumura，A.；Koezuka， H.；Ando，T.Appl.Phys.Lett.1986，49，1210)，有機場效應晶體管由于其在低成本、 柔性的有源矩陣顯示、射頻商標、電子紙、傳感器等諸多方面有廣闊的應用前景受 到了廣泛關注并取得了很大進展。基于多種有機半導體材料的OFET器件性能已經 超過1cm²/V.s(Gundlach，D.J.；Royer，J.E.；Park，S.K.；Subramanian，S.；Jurchescu，O. D.；Hamadani，B.H.；Moad，A.J.；Kline，R.J.；Teague，L.C.；Kirillov，O.；Richter，C.A.； Kushmerick，J.G.；Richter，L.J.；Parkin，S.R.；Jackson，T.N.；Anthony，J.E.Nat.Mater. 2008，7，216.)，這些性能已經達到或超過了無定形硅水平，使得OFET走向了可實用 的新階段。

不同于一般的無機場效應晶體管，典型的OFET為底柵結構。盡管人們普遍認 為底柵結構OFET具有高的器件性能，但它仍然存在很多缺點，例如：由于有機半 導體抗溶劑能力差，而傳統的光刻技術需要接觸多種有機溶劑，因此很難用普通光 刻工藝來實現OFET的高精度制備；另外，有機半導體的穩定性較差，需要器件的 后續封裝，這就增加了器件制備工藝的復雜性。相對底柵結構，頂柵結構OFET有 以下優點：1、可以直接在襯底上用光刻方法構筑源漏電極，避免光刻過程中溶劑 和其它作用對半導體層或絕緣層的影響，與傳統的光刻工藝相兼容，有利于器件高 精度制備；2、器件的絕緣層和柵極可以對器件起到自封裝作用，無需外加封裝， 簡化制備工藝，降低成本；3、絕緣層和柵極的自封裝保護使得器件具有良好的穩 定性，是有機發光場效應晶體管和n型有機場效應晶體管的理想結構；盡管頂柵結 構OFET有很多優點，但是其存在著性能較低和對絕緣層材料要求較高的缺點，所 以發展相對落后。近年來，隨著OFET的進一步發展，頂柵結構OFET開始得到廣 泛關注。以美國西北大學、Polyera公司、英國劍橋大學等為代表的著名的大學、 公司取得了一系列成果((a)Noh，Y.Y.；Sirringhaus，H.Organic?electronics?2009，10， 174；(b)Yan，H.；Chen，Z.；Zheng，Y.；Newman，C.；Quinn，J.R.；Dotz，F.；Kastler，M.； Facchetti，A.Nature?2009，457，679)，這些成果向世人展示了頂柵結構OFET的光明 前景。

絕緣層的制備是構筑頂柵OFET的關鍵，它直接決定了器件性能。目前，人們 普遍利用旋涂方法在有機半導體層上制備絕緣層，這就不可避免的在有機層中引入 溶劑，而溶劑對有機半導體層的侵蝕一般會破壞薄膜層的聚集態結構從而引起性能 的降低。因此，降低絕緣層制備過程中溶劑的影響對頂柵OFET的構筑方法尤為重 要。目前，高性能的頂柵結構OFET均是通過正交溶劑的選擇來降低溶劑的影響。 盡管這種方法很大程度上降低了溶劑的負面作用，但它并沒有完全消除其影響，此 外，這種方法對半導體材料和聚合物絕緣材料有較高的要求。因此，開發新型具有 普適性的可以消除溶劑影響的器件構筑方法可以最大程度上提高頂柵OFET的性 能。

發明內容

本發明的目的是提供一種在有機半導體薄膜上制備聚合物絕緣層的方法，該方 法可以在不破壞有機半導體薄膜表面結構的前提下，在有機半導體薄膜表面制備一 層均勻連續的高分子絕緣層。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種在有機半導體薄膜上制備聚合物絕緣薄膜的方法，包括下述步驟：

1)在親水性基片表面制備聚合物薄膜，然后將所述親水性基片浸入水中，水 侵入所述聚合物薄膜與所述親水性基片之間，使所述聚合物薄膜從所述親水性基片 表面剝落，并自發鋪展于水的表面，將所述聚合物薄膜從水的表面轉移到框架上， 并將支撐著所述聚合物薄膜的框架放入烘箱，使所述聚合物薄膜烘干；