[發明專利]一種六甲基二硅氮烷修飾有機薄膜晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201810865337.7
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN109301067B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 陸旭兵;賴偉升;趙凱
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/10;H01L51/40
• 代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司 44425
• 代理人: 吳靜芝

本發明提供六甲基二硅氮烷修飾有機薄膜晶體管及其制備方法，該六甲基二硅氮烷修飾有機薄膜晶體管包括襯底以及在襯底上依次層疊的底電極、絕緣層、修飾層、有源層和源漏電極，所述修飾層為六甲基二硅氮烷薄膜。該制備方法包括S1：在襯底上沉積底電極；S2：制備絕緣層；S3：制備修飾層：在絕緣層表面旋涂六甲基二硅氮烷溶液成膜，進行退火處理后制得六甲基二硅氮烷薄膜作為修飾層；S4：制備有源層；S5：制備源漏電極。本發明采用六甲基二硅氮烷薄膜作為晶體管的修飾層，由于六甲基二硅氮烷薄膜致密性高，能夠形成高質量的界面，有利于提高載流子傳輸效率，使最終的有機薄膜晶體管具有高開關比和高遷移率以及低工作電壓。

技術領域

本發明屬于有機電子學領域，尤其涉及一種六甲基二硅氮烷修飾有機薄膜晶體管及其制備方法。

背景技術

有機薄膜晶體管是一種薄膜形式的有機電子器件，一般由柵極、絕緣層、有機有源層、源漏電極構成。由于其特殊的電學性能，在柔性電路、電子顯示、非易失性存儲、傳感器等領域具有廣泛的應用前景。隨著科技的發展，對電子器件小型化的需求越來越高。而傳統的有機薄膜晶體管一般以二氧化硅作為絕緣層，由于二氧化硅介電常數較低，當將厚度減小時，會導致比較嚴重的漏電現象。特別是對于納米線寬的集成電路，需要具有高介電常數的材料(high-k材料)來代替二氧化硅來改善有機薄膜晶體管的漏電現象，同時保持在低壓下驅動器件。

將High-k材料作為柔性有機薄膜晶體管中的絕緣層薄膜，可以實現器件低電壓下高性能運行，同時具有很好的絕緣性能。High-k材料薄膜絕緣層的一種操作簡單、成本的制備方法是溶液法，該制備方法中由于在薄膜退火致密化過程中不可避免地帶來薄膜表面羥基化，形成極性表面，十分不利于有機半導體的生長。

為解決該現象，一種普遍的解決方法是對絕緣層進行表面修飾。有研究報道，對絕緣層進行修飾能夠提高有機薄膜晶體管的介電常數。由于PMMA、PαMS等聚合物自身具有高介電常數，且可以在氧化物表面形成羥基官能團，能與表面羥基化的絕緣層完美地結合，形成良好的隧道屏障，因此常作為絕緣層的修飾材料。然而，由PMMA制成的薄膜普遍存在表面硬度低、易擦毛、抗沖擊性能低、成型流動性能差等缺點，且PMMA具有吸濕性，在進行加工錢必須經過嚴格的干燥處理工序。而PαMS薄膜的制備需要在高溫下進行處理，且PαMS作為修飾材料對有機薄膜晶體管電學性能的改善有限。因此，尋找一種制備簡單、成本低、能提高載流子輸運效率，顯著改善有機薄膜晶體管性能的修飾層是有機薄膜晶體管的一大發展方向。

發明內容

基于此，本發明提供一種六甲基二硅氮烷修飾有機薄膜晶體管及其制備方法，該有機薄膜晶體管以六甲基二硅氮烷為修飾層，該修飾層具有致密性高的表面，有利于有緣層的生長，利于提高載流子輸運效率，提高有機薄膜晶體管具有開關比和遷移率并降低工作電壓，該制備方法工序簡單、成本低。

本發明所述六甲基二硅氮烷修飾有機薄膜晶體管包括襯底以及在襯底上依次層疊設置的底電極、絕緣層、修飾層、有源層和源漏電極，所述底電極設置在所述襯底上，所述絕緣層覆蓋所述底電極并設置在所述襯底上，所述修飾層層疊在所述絕緣層表面，所述有源層設置在所述修飾層上，所述源漏電極同時設置在所述修飾層和有源層上并形成一溝道，所述修飾層為六甲基二硅氮烷薄膜。

相對于現有技術，本發明采用六甲基二硅氮烷薄膜作為晶體管的修飾層，六甲基二硅氮烷中的-NH鍵直接與羥基化的絕緣層表面的-OH結合，形成NH₃并揮發，從而在絕緣層上形成致密的修飾層薄膜，形成高質量的界面，有利于提高載流子傳輸效率，使最終的有機薄膜晶體管具有高開關比和高遷移率以及低工作電壓。

進一步，所述絕緣層為La₂O₃薄膜，其厚度為13-52nm。

進一步，所述半導體層為并五苯薄膜，其厚度為40-60nm。

進一步，所述襯底為柔性PET。