[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于p?6p/C8?BTBT復(fù)合材料的OFET管及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711157046.4
• 申請(qǐng)日: 2017-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107871819A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周建林;倪堯;余江鵬;周鑫;甘平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L51/05
• 分類(lèi)號(hào): H01L51/05;H01L51/10
• 代理公司: 重慶大學(xué)專(zhuān)利中心50201
• 代理人: 唐開(kāi)平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)半導(dǎo)體器件，具體涉及基于對(duì)六聯(lián)苯(p-6p)/2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩（C8-BTBT）復(fù)合材料的OFET管及其制備方法。

背景技術(shù)

有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（(organicfieldeffecttransistor，OFET）因其輕便，柔軟可折疊，低成本和制備工藝簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)勢(shì)受到廣泛關(guān)注。OFET管包括柵極、絕緣層、有源層、源極和漏極，2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩（C8-BTBT）是目前p型OFET管有源層的重點(diǎn)選用材料，以C8-BTBT制備的OFET管性能優(yōu)良，完全可以達(dá)到甚至超越非晶硅晶體管的水平。但是，用C8-BTBT制備OFET管有源層一般采用液相法，所述液相法就是將C8-BTBT溶解在溶劑中，用旋涂、浸漬或者滴注溶液的方法制備微米尺度的C8-BTBT有機(jī)薄膜。但是，以液相法制得的OFET管有源層表面粗糙度較大，OFET管的導(dǎo)電溝道主要形成于有源層與絕緣層交界的10nm范圍內(nèi)，交界處粗糙的有源層表面導(dǎo)致器件性能降低。另外，在絕緣層上以蒸鍍法制備C8-BTBT有源層，由于粗糙的絕緣層表面陷阱過(guò)多會(huì)出現(xiàn)捕獲載流子的現(xiàn)象，OFET管性能仍然較低。

在改進(jìn)有源層表面形貌和提高OFET管性能方面，現(xiàn)有技術(shù)存在一種技術(shù)偏見(jiàn)，就是提高絕緣層表面上的有機(jī)半導(dǎo)體材料的純度，減少雜質(zhì)的引入，但這樣的做法增加了制備OFET管的技術(shù)難度，且效果不明顯。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有OFET管存在的問(wèn)題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供一種基于對(duì)六聯(lián)苯(p-6p)/C8-BTBT復(fù)合材料的OFET管，它能提高OFET管性能，且能降低OFET管制備難度，制備工藝簡(jiǎn)單。本發(fā)明還提供該OFET管的制備方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于p-6p/C8-BTBT復(fù)合材料的OFET管，它包括柵極、絕緣層、有源層、源極和漏極，有源層為p-6p/C8-BTBT復(fù)合材料，在絕緣層表面上覆蓋p-6p層，在p-6p層上結(jié)晶C8-BTBT層，形成有序晶體狀有機(jī)薄膜。

本發(fā)明提供的上述OFET管的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、ITO基片的預(yù)處理：用鍍有ITO的玻璃基片作為襯底，ITO作為柵極；將切割好的ITO基片分別置于清洗液、去離子水、氯仿、丙酮和異丙醇中各超聲清洗，用氮?dú)鈽尨蹈苫笥米贤獬粞跚逑矗賹⒒糜谡婵蘸娓上渲泻娓桑D(zhuǎn)而在熱環(huán)境下干燥；

步驟2、在基片上旋涂絕緣層：用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作為絕緣層；將PMMA溶于苯甲醚中，配置濃度為4~10wt%的PMMA溶液，將溶有PMMA的苯甲醚溶液旋涂在ITO基片上，在真空干燥箱內(nèi)退火，然后取出用氮?dú)鈽尨蹈桑?/p>

步驟3、蒸鍍p-6p/C8-BTBT復(fù)合材料：以p-6p/C8-BTBT復(fù)合材料為有源層，將ITO基片置于真空蒸鍍儀中，在真空壓力不大于3×10^-4Pa下，在ITO基片溫度為室溫的條件下，以小于0.2nm/秒的沉積速率蒸鍍n型有機(jī)半導(dǎo)體p-6p，再以不大于0.2nm/秒的沉積速率蒸鍍p型有機(jī)半導(dǎo)體C8-BTBT；

步驟4、源漏電極的制備：用金作為源漏電極，在真空壓力不大于3×10^-4Pa下，在基片溫度為室溫的條件下，以小于0.2nm/秒的速率蒸鍍金作為電極，制得OFET管。

相比現(xiàn)有的技術(shù)，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

1、本發(fā)明的OFET管利用p-6p/C8-BTBT復(fù)合材料獲得高度有序的結(jié)晶膜，從而最大效率地提高分子間π-π作用，獲得有序的晶體狀有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，減少絕緣層陷阱對(duì)載流子的捕獲，改善層與層之間的載流子傳輸效能。與以蒸鍍法制備的純C8-BTBT有源層OFET管相比，本發(fā)明器件的飽和電流提高了5倍，閾值電壓絕對(duì)值降低了2/5，開(kāi)關(guān)比增大了10多倍，大幅度提高了OFET管性能。

2、本發(fā)明的制備方法克服了現(xiàn)有技術(shù)以提高有機(jī)半導(dǎo)體材料的純度來(lái)實(shí)現(xiàn)OFET管性能提升的技術(shù)偏見(jiàn)，降低了高性能OFET管制備的技術(shù)難度，實(shí)現(xiàn)了制備過(guò)程常規(guī)化。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的附圖說(shuō)明如下：

圖1為本發(fā)明的OFET管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的OFET管與和純C8-BTBT有源層OFET管的轉(zhuǎn)移特性曲線對(duì)比圖；

圖3為本發(fā)明的p-6p/C8-BTBT復(fù)合材料有源層表面形貌的原子力顯微鏡圖。