[發明專利]一種有機薄膜晶體管及其制備方法

在審

• 申請號: 201410607350.4
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104409633A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 葛·瑞金;宋怡靜;楊昕;黃維;侯曉純
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/10;H01L51/30;H01L51/40
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種晶體管，尤其涉及一種有機薄膜晶體管及其制備方法，屬于晶體管制備領域。?

背景技術

場效應晶體管是一種電壓控制器件，即可以通過改變電場來控制固體材料導電能力的有源電子器件。這種器件具有一系列的優點：體積小、重量輕、噪聲低、熱穩定性比較好、抗輻射能力比較強、制造工藝較為成熟等，因此普遍應用于各種電路中。由此可說，構成現代集成電路的核心基礎器件是場效應晶體管。?

目前，傳統場效應晶體管主要是硅、鍺等無機半導體材料，但是其尺寸快接近小型化的自然極限，無法滿足特征尺寸和集成度的進一步提高，同時一般采用光刻工藝和半導體技術來制備，制作的工藝復雜，成本昂貴，對環境要求很高，不利于大面積生產。近年來，隨著人們深入研究和發展高分子聚合物材料，逐漸開始嘗試使用有機材料制造新型的有機薄膜晶體管，取代了傳統的半導體、絕緣層、導電層等無機材料。有機薄膜晶體管現在已經成為一個熱點的研究領域。?

噴墨印刷技術在許多基于溶液加工的技術中脫穎而出。因為噴墨印刷技術具有自身的特點，不需要壓力，不需要接觸，不需要印版，只需將存儲于計算機里的信息輸入噴墨印刷機，即將數字圖形直接通過相應設備傳遞到圖形化介質上，不需要原始的模板，適用大面積的器件制造技術，大大降低了制造成本，有良好的圖案化成膜優勢，工藝簡單，適用性較強，同時使用噴墨印刷的設備簡單，操作方便，因為不需要高溫加工，不會將有機材料的性能破壞，同時也不會污染環境等。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足提供了一種有機薄膜晶體管及其制備方法，只需將存儲于計算機里的信息輸入噴墨印刷機即可，大大降低了制造成本，有良好的圖案化成膜優勢，工藝簡單，適用性較強。?

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案?

一種有機薄膜晶體管，包括重摻雜硅片、修飾層十八烷基三氯硅烷OTS、修飾層聚苯乙烯PS、源、漏電極層、P3HT有機半導體活性層，在絕緣層與電極層間設置修飾層,所述的修飾層包含十八烷基三氯硅烷OTS層和聚苯乙烯PS層。

一種有機薄膜晶體管的制備方法，具體包括以下步驟：?

步驟一，選重摻雜硅片為襯底，重摻雜硅作為柵電極，熱氧化生成的二氧化硅作為絕緣層；

步驟二，在絕緣層上用汽化的方式制備十八烷基三氯硅烷OTS修飾層；

步驟三，在十八烷基三氯硅烷OTS修飾層上旋涂一層聚苯乙烯PS修飾層；

步驟四，在聚苯乙烯PS修飾層上通過掩膜蒸鍍方式制備源、漏電極；

步驟五，在電極上用噴墨打印的方法制備有機半導體活性層。

作為本發明進一步優選方案，所述十八烷基三氯硅烷OTS修飾層溶解于甲苯中，所述甲苯濃度為?3?mg/ml?~4mg/ml。?

作為本發明進一步優選方案，所述聚苯乙烯PS修飾層溶解于氯苯中，所述氯苯濃度為16?mg/ml?~20mg/ml。?

作為本發明進一步優選方案，所述二氧化硅絕緣層經過清洗、烘干，進行紫外臭氧處理。?

作為本發明進一步優選方案，所述汽化方式為：將處理過的硅片架在培養皿中，放在抽真空干燥箱中，加溫至140℃~160℃，形成1nm~2nm厚的OTS修飾層。?

作為本發明進一步優選方案，所述旋涂條件是在轉速為3000?RPM?~4000RPM，在手套箱中的熱臺上，氮氣環境中經過120℃~160℃的加溫退火，形成40nm~60nm厚的聚苯乙烯PS修飾層。?

作為本發明進一步優選方案，步驟四具體如下：通過掩膜蒸鍍方法將金電極蒸鍍在聚苯乙烯PS修飾層上，在氮氣中冷卻，形成30nm~50nm厚的電極層。?

作為本發明進一步優選方案，步驟五具體如下：通過壓電噴墨打印技術制備在電極層上，打印一層P3HT，按照豎排進行，覆蓋源、漏電極層之間的溝道上，作為有機半導體活性層，再在手套箱中的熱臺上，氮氣中經過60℃~70℃的加溫退火。?

作為本發明進一步優選方案，所述的半導體活性材料為P3HT。?

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：?

本發明是在所述絕緣層上制備絕緣層修飾，并用噴墨打印的方法打印P3HT作為有機半導體活性層。十八烷基三氯硅烷OTS和聚苯乙烯PS修飾了二氧化硅后，有機半導體排列更加整齊有序，表面更加平整，提高OFET性能。壓電噴墨打印方式及條件，可以制備出表面均勻的P3HT薄膜，經過退火的處理后，可以很好的覆蓋源、漏電極之間的溝道，來優化器件的性能。

附圖說明