[發明專利]一種三維結構的柔性有機場效應晶體管

在審

• 申請號: 201610031166.9
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105470389A
• 公開（公告）日: 2016-04-06
• 發明（設計）人: 錢宏昌;唐瑩;韋一;彭應全;楊玉環
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本發明屬于有機半導體器件領域，特別是涉及一種三維結構的柔性有機場效應晶體管。

【背景技術】

隨著對傳統OFETs研究的深入，在功能化、集成化、溶液化等方面應用的研究已經有了 很大的發展，并成為當前有機電子學/分子電子學研究的一個前沿熱點，與無機材料相比，有 機材料在低價、大面積、柔性電路中具有很多固有的優勢.例如，其成膜工藝簡單，材料種類 多，與柔性襯底相容，尺寸小量輕，成本低廉，很容易用旋涂和蘸涂技術進行大面積制備各種 柔性器件和電路等.此外，對于有機半導體材料，人們可以通過改變分子結構很容易地實現對 器件性能的調控，從而可以根據器件的應用要求來設計有機半導體材料.低成本、大面積柔 性顯示、柔性傳感器等領域的大規模產業化生產，其前景非常廣闊。主要應用有：柔性顯示 驅動、電子報紙、人體傳感器、有源矩陣電路、低成本全打印柔性射頻標簽、商業化柔性射 頻標簽等。

傳統的有機場效應晶體管的主要包括頂柵和底柵兩種結構，其中頂柵又包括底接觸型和 頂接觸型兩種，底柵又包括底接觸型和頂接觸型兩種，由于OTFT有機材料本身的特性，有機場 效應晶體管一般采用底柵結構。所謂頂接觸就是源漏電極在頂部、柵極在底部，而底接觸是源 漏電極在底部、柵極在頂部。頂接觸型OTFT的主要特點是，源漏極遠離襯底，有機半導體層和 絕緣層直接相連，在制作的過程中可以采取對絕緣層的修飾改變半導體的成膜結構和形貌，從 而提高器件的載流子遷移率，同時該結構中半導體層受柵極電場影響的面積大于源漏在底部 的器件結構，因此具有較高的載流子遷移率；底接觸型OTFT的主要特點是有機半導體層蒸鍍 于源漏電極之上，且源漏電極在底的器件結構可以通過光刻方法一次性制備柵極和源漏電極， 工藝制備上可以實現簡化，而且對于有機傳感器來說，需要半導體層無覆蓋地暴露在測試環境 中，此時源漏電極在底的器件結構就具有比較大的優勢。

但是，現有平面結構的有機場效應晶體管由于許多原因會導致性能的局限性，例如受到 光刻技術的限制，溝道長度繼續降低十分困難，加上有機場效應晶體管本身具有低遷移率的 特點，導致了輸出電流較低、工作電壓較高，工作頻率較低；從器件層面上提高輸出電流的 主要有兩種方法即提高遷移率和降低溝道寬度；在溝道長度方面，由于平面結構的場效應在 降低溝道長度上受到了限制，我們采用垂直溝道制備的有機場效應晶體管，這種結構的場效 應晶體管溝道長度是由有機半導體層厚度決定的，而有機半導體層是采用蒸發的技術制備而 成，這種方式形成的薄膜均勻性好，厚度最小能達到幾個納米，由于溝道長度的大幅度降低， 源漏電流可以明顯的得到提高，這種溝道長度在水平溝道的場效應晶體管中很難實現。在大 規模，高集成度的電路中，單層的器件是不能滿足所需要求的，由于有機器件的厚度都很薄， 在實際電路應用中通常將多層器件疊加，這樣節約空間，提高集成度；垂直溝道的有機場效 應晶體管的另一個重要特點在于其可以作為層與層之間的連接器件，將二維的電路擴展到了 三維的空間結構。綜上所述，垂直溝道的場效應晶體管在未來有機集成電路中是必不可少的， 本發明對有機場效應晶體管電路的真正實現具有重要的意義。

【發明內容】

本發明的目的是提供一種柔性有機三維結構場效應晶體管。

本發明提供的一種柔性有機三維結構場效應晶體管，其結構如圖1所示，包括第一源電 極(101)、第二源電極(102)、第一漏電極(201)、第二漏電極(202)、電極延伸層(203)、 第一有機半導體層(301)、第二有機半導體層(302)、第一絕緣層(401)、第二絕緣層(402)、 柵電極(5)、柔性襯底(6)；