[發(fā)明專利]一種基于聚F8BT晶體的發(fā)光場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010019461.9
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111192969B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳潤澤;李鈺;卜鏡元
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/52;H01L51/54;H01L51/56
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 隋秀文;溫福雪

本發(fā)明屬于新型電子元器件制備領(lǐng)域，涉及一種基于聚F8BT晶體的發(fā)光場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)及制備方法。本發(fā)明將受控蒸發(fā)自組裝方法與雙溶劑方案相結(jié)合獲得晶體質(zhì)量很高的晶體陣列，膜的覆蓋度也大幅度的提高，有機(jī)膜晶體寬度變寬。通過本發(fā)明方法獲得的高度有序晶體陣列作為發(fā)光層相比基于普通薄膜作為發(fā)光層的有機(jī)發(fā)光場效應(yīng)管具有更低的開啟電壓，更高的外量子效率以及更好的發(fā)光性能。本發(fā)明用雙溶劑蒸發(fā)法制得的發(fā)光層相比旋涂制備的薄膜可以實現(xiàn)載流子的快速定向傳輸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型電子元器件制備領(lǐng)域，涉及一種基于聚F8BT晶體的發(fā)光場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)及制備方法。

背景技術(shù)

發(fā)光場效應(yīng)晶體管(LFET)是結(jié)合了具有晶體管開關(guān)特性的發(fā)光二極管，它可以通過空間分辨探針直接訪問有機(jī)半導(dǎo)體形成電荷復(fù)合區(qū)，可以使得有機(jī)器件在光電集成電路中有更廣泛的應(yīng)用。但是此類器件的缺點是外量子效率不高。為了獲得更高的效率，利用有機(jī)半導(dǎo)體，將重組層中的激子與相鄰電荷傳輸層和注入層中的電荷分離。有機(jī)發(fā)光場效應(yīng)晶體管(OLET)可以將有機(jī)晶體管的電開關(guān)特性與有機(jī)發(fā)光二極管的發(fā)光特性結(jié)合起來。為顯示器、照明和集成光電子器件的一系列應(yīng)用提供了新的器件結(jié)構(gòu)。這種器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是復(fù)合區(qū)的位置可以通過施加的柵極和漏極電壓在晶體管溝道內(nèi)移動，使其遠(yuǎn)離任何吸收性金屬電極。這樣可以最大程度地減少電極上的光子損耗，并使OLET成為廣泛研究的器件結(jié)構(gòu)，特別是對于需要高激發(fā)密度的應(yīng)用，例如有機(jī)電注入激光器。

然而這種制備OLET發(fā)光層的方法大多是通過旋涂或者蒸鍍制得的，這種方法制得的發(fā)光層通常無定向結(jié)晶，導(dǎo)致器件的發(fā)光效率很低，不能完全發(fā)揮出OLET器件的潛力，這就要求一種制備發(fā)光層高度有序晶體陣列的方法。

由于可溶液處理的小分子有機(jī)半導(dǎo)體有相對較高的電荷載流子傳輸和制造成本較低而得到了深入的研究，這使其在大面積的柔性電子領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于小分子有機(jī)半導(dǎo)體薄膜通常會表現(xiàn)出隨機(jī)的晶體取向且覆蓋率很差，這導(dǎo)致有機(jī)薄膜晶體管(OTFT)的性能發(fā)生明顯變化，因此必須對晶體進(jìn)行良好的對準(zhǔn)才能實現(xiàn)OLET的性能一致性。在以上這些工作中獲得的膜仍然顯示出低的面積覆蓋率，必須對其進(jìn)行改進(jìn)以制造具有性能均勻性的高遷移率的OLET。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于聚F8BT晶體的發(fā)光場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)及制備方法，是一種基于聚(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)(F8BT)晶體的發(fā)光場效應(yīng)管，將受控蒸發(fā)自組裝方法與雙溶劑方案相結(jié)合，利用小分子有機(jī)半導(dǎo)體在略微傾斜的基底上的生長，在基底的傾斜方向上排列良好、高度有序的帶狀小分子有機(jī)半導(dǎo)體F8BT晶體陣列，以控制晶體生長并增強(qiáng)有機(jī)半導(dǎo)體的面積覆蓋率。通過本發(fā)明方法制備的有機(jī)發(fā)光場效應(yīng)管具有低開壓，高外量子效率并能實現(xiàn)雙極傳輸，可以大幅度的提高OLET器件的發(fā)光性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種基于聚F8BT晶體的發(fā)光場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)，包括多層，采用頂柵結(jié)構(gòu)，從下至上，第一層為透明玻璃基底；第二層的兩側(cè)為分別源極和漏極，中間為發(fā)光層；第三層的兩側(cè)分別為電子注入層和空穴注入層，中間為發(fā)光層；第四層為發(fā)光層，與第二層和第三層的發(fā)光層為一體結(jié)構(gòu)；第五層為絕緣層；第六層為柵極；

所述的源極材質(zhì)為鋁(Al)；所述的柵極和漏極材質(zhì)為金(Au)；所述的發(fā)光層的材質(zhì)為F8BT晶體陣列；所述的電子注入層材質(zhì)為氧化鋅(ZnO)；所述的空穴注入層材質(zhì)為三氧化鉬(MoO₃)；所述的絕緣層材質(zhì)為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

所述的發(fā)光層厚度為70-90nm(包括與第二層和第三層交叉部分)。

所述的絕緣層厚度為600-700nm。

所述的空穴注入層厚度為3-5nm。

所述的電子注入層厚度為3-5nm。

所述的源極和漏極厚度為30-50nm。