[發明專利]一種n-型半導體插層并五苯有機場效應晶體管及應用

有效

• 申請號: 202011153410.1
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112366274B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 康利民;王一如;殷江;夏奕東;劉治國
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H10K85/60
• 分類號: H10K85/60;H10K10/46;H10K10/82;H10K10/43;H10K71/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

1.一種利用n-型半導體插層提升并五苯有機場效應晶體管工作性能的方法，有機場效應晶體管器件的結構為底柵型：從下到上分別是柵電極/絕緣層/聚合物介質薄膜/并五苯/源或漏電極；有機場效應晶體管器件的結構或為頂柵型，從下到上分別是源或漏電極/并五苯/聚合物介質薄膜/絕緣層/柵電極，其特征在于，在絕緣層和聚合物介質薄膜之間增加一n-型半導體薄膜插層；柵電極為電阻率小于0?.005Ω·㎝的導體，絕緣層介質為絕緣體，n-型半導體薄膜是n-型無機半導體薄膜或n-型有機半導體薄膜；聚合物介質薄膜為電荷俘獲介質，厚度為1-100nm；并五苯厚度為1-100nm；源或漏電極厚度為50-200nm；n-型半導體薄膜為n-型無機半導體薄膜，所述n-型無機半導體薄膜包括硒化鋅、硫化鋅、氧化鋅、銦鎵鋅氧化物IGZO、缺氧的氧化物薄膜或缺氧的復合氧化物薄膜；

n-型無機半導體薄膜制備方法包括磁控濺射法、熱蒸發方法或電子束蒸發方法，n-型無機半導體薄膜厚度范圍為1-200nm，是結晶態薄膜或非晶態薄膜；

n-型半導體薄膜靠近聚合物介質薄膜界面處會積累高密度的電子，是由于在并五苯靠近聚合物介質薄膜界面處存在帶正電界面層而發生靜電感應現象導致的；且由于聚合物/n-型半導體界面處高密度電子的積累，使得并五苯/聚合物界面處總體的正電荷電場大幅減小，從而使并五苯與聚合物介質界面處的空穴勢壘高度大大降低。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，復合氧化物薄膜為ZrHfO_2-δ。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，n-型半導體薄膜是n-型有機半導體薄膜，且為n-型小分子薄膜，包括N-N”-二3-正戊烷基-3?,4?,9?,10-苝二酰亞胺即PTCDI-C13、N-N”-二正十三烷基-3?,4?,?9?,10-苝二酰亞胺即EP-PDI或N-N”-二苯基-1?,4?,5?,8-奈二酰亞胺(NDI)。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，n-型半導體薄膜是n-型半導體結晶態薄膜、半晶態薄膜或非晶態薄膜。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，n-型有機半導體薄膜制備方法包括溶液方法，所述溶液方法包括甩膠法、溶膠-凝膠法、噴涂法或絲網印刷法，噴墨打印法或熱蒸發方法，n-型有機半導體薄膜厚度范圍為1-100nm。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，n-型半導體薄膜為兩種n-型半導體復合結構薄膜；是在n-型有機半導體薄膜表面再制備一層n-型無機半導體薄膜，或在n-型有機半導體薄膜表面再制備一層n-型聚合物薄膜。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，復合薄膜中n-型有機半導體薄膜的厚度為0.5-60nm，n-型無機半導體薄膜的厚度為0.5-60nm。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征是，聚合物介質為聚苯乙烯,聚(2-乙烯基萘)(PVN)或聚α-甲基苯乙烯(PαMS)有機薄膜，厚度為1-100nm。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征是，所述聚合物介質薄膜制備方法包括溶液方法，溶液方法為甩膠法、溶膠-凝膠法、噴涂法、絲網印刷法或噴墨打印法。

10.根據權利要求1-9之一所述方法得到的并五苯有機場效應晶體管存儲器件，其特征是，有機場效應晶體管器件的結構為底柵型：從下到上分別是柵電極/絕緣層/n-型半導體薄膜插層/聚合物介質薄膜/并五苯/源或漏電極；有機場效應晶體管器件的結構或為頂柵型，從下到上分別是源或漏電極/并五苯/聚合物介質薄膜/n-型半導體薄膜插層/絕緣層/柵電極。