[發明專利]一種全打印制備柔性有機場效應晶體管的方法

在審

• 申請號: 201710680149.2
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107437585A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 李勝夏;藍河
• 申請（專利權）人: 上海冪方電子科技有限公司
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/10;H01L51/40;B41M5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種場效應晶體管的制備方法，尤其涉及一種全打印制備柔性有機場效應晶體管的方法。

背景技術

場效應管是利用柵極電壓的大小來調節源漏電極間的載流子密度，從而控制溝道電流的通斷，形成開關特性的半導體器件。有機場效應管(OFET)是用有機材料充當絕緣層和半導體層的半導體器件，其基本原理與無機場效應管基本一致。相對于無機場效應管而言，其具有工藝簡單、成本低廉、可制成柔性器件等優點。

目前，較于基于硅材料的FET器件，OFET性能還有一定差距。但是OFET可制備成具有柔性的器件，在柔性顯示、智能穿戴、物聯網等領域有著巨大的應用潛力。

當前，柔性OFET的制備方法主要包括蒸鍍、電子束蒸發、化學沉積等方法制備器件電極和介電層部分，通過旋涂、單晶成長、真空蒸鍍等方法制備半導體部分。對設備要求較高、需要掩模版、一般需要在惰性氣體氛圍內制備、且對材料的利用率較低。

噴墨打印技術是近年來興起的一種增材制備技術，它具有良好的圖案化成膜能力，非常適用于電器元件的圖案化加工，工藝簡單成本低，適用性強。

采用噴墨打印技術制造有機場效應晶體管目前已經有報道，中國專利CN105932156A公開了一種采用噴墨打印技術制作有機晶體場效應管的方法，其中記載了打印柔性OFET的方法，包括打印柵極和源漏電極，打印PVP絕緣層，打印P3HT半導體層。

上述制備步驟僅僅是通常的柔性OFET制造方法，制備的產品性能差。現有技術急需一種高效的制備高性能柔性OFET的方案。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種采用全噴墨打印制備柔性OFET的方法。經過多次試驗，我們發現在全噴墨制備OFET過程中，溝道在10納米到1毫米范圍之間，具備格外優良的效果。

本發明方法包括以下步驟：

以塑料，包括PEN、PET、PI等，及玻璃、硅基材料等為基底；

基底視具體情況可以不經處理或經各種工藝處理，包括：加熱、光照(紫外光照、可見光照、紅外光照)、等離子體處理、各種化學物質處理(浸泡、修飾、涂層等)、機械處理；

在基底上打印形成導體電極；

電極材料包括金屬(金、銀、銅、鋁、鉑、鐵、鎳等)、有機聚合物導電材料、無機導電材料等；

電極具體情況可以不經處理或經各種工藝處理，包括：加熱、光照(紫外光照、可見光照、紅外光照)、光刻、等離子體處理、各種化學物質處理(浸泡、修飾、涂層等)、機械處理；

在電極上打印形成介電層；

介電層材料包括有機聚合物介電材料、無機介電材料等；

介電層具體情況可以不經處理或經各種工藝處理，包括：加熱、光照(紫外光照、可見光照、紅外光照)、等離子體處理、各種化學物質處理(浸泡、修飾、涂層等)、機械處理；

在介電層上打印形成導體電極；

電極材料包括金屬(金、銀、銅、鋁、鉑、鐵、鎳等)、有機聚合物導電材料、無機導電材料等；

電極不經處理或經各種工藝處理，包括：加熱、光照(紫外光照、可見光照、紅外光照)、光刻、等離子體處理、各種化學物質處理(浸泡、修飾、涂層等)、機械處理；

電極上有未覆蓋部分即溝道，將電極分為兩部分，兩部分之間距離即溝道長度的范圍為10納米到1毫米。

在電極上打印形成有機半導體材料；

半導體材料包括有機小分子半導體材料、聚合物材料、無機材料及各種材料的混合物等；

器件具體情況可以不經處理或經各種工藝處理，包括：加熱、光照(紫外光照、可見光照、紅外光照)、等離子體處理、各種化學物質處理(浸泡、修飾、涂層等)、封裝等。

附圖說明

圖1是本發明制備例制備的OFET器件結構示意圖；其中附圖標記1為基底；2表示柵極；3表示介電層；4a和4b分別表示源極和漏極；5表示半導體層。

圖2是本發明實施例1的器件轉移曲線圖。

圖3是本發明實施例2的器件轉移曲線圖。

具體實施方式

下面，將結合具體實施例詳細的說明本發明的技術方案，需要說明的是，具體實施例僅僅是本發明的幾種具體的實施形態，不視為對于本發明技術方案的限定。

實施案例1(PVP為介電層)：

以PEN薄膜為柔性基底1。

在基底1上噴墨打印一層銀墨水，150℃加熱約5分鐘，形成大約50nm厚的銀電極2。