[發(fā)明專利]基于有機(jī)晶態(tài)異質(zhì)結(jié)的紫外光晶體管及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110759016.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN113380953B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 遲力峰;黃麗珍;王滋;薛娣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/42
• 分類號(hào): H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 李柏柏

本發(fā)明涉及一種基于有機(jī)晶態(tài)異質(zhì)結(jié)的紫外光晶體管及其制備方法，紫外光晶體管包括自上而下依次設(shè)置的基底、絕緣層、模板層、晶態(tài)有機(jī)異質(zhì)結(jié)光敏層以及源漏電極，模板層為七聯(lián)苯，晶態(tài)有機(jī)異質(zhì)結(jié)光敏層包括p型有機(jī)半導(dǎo)體光敏層和n型有機(jī)半導(dǎo)體光敏層，p型有機(jī)半導(dǎo)體光敏層和n型有機(jī)半導(dǎo)體光敏層依次沉積在模板層上。本發(fā)明基于有機(jī)晶態(tài)異質(zhì)結(jié)的紫外光晶體管通過引入晶態(tài)有機(jī)異質(zhì)結(jié)，晶態(tài)有機(jī)異質(zhì)結(jié)高效的載流子輸運(yùn)對(duì)光的協(xié)同吸收效應(yīng)以及異質(zhì)結(jié)界面效應(yīng)對(duì)激子分離的促進(jìn)作用，使得器件的光電學(xué)性能有了顯著的影響，而且制備方法簡單快速，具有普適性，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及紫外光晶體管技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種基于有機(jī)晶態(tài)異質(zhì)結(jié)的紫外光晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)

紫外光晶體管是一種可探測(cè)入射光并且可將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的電子器件，其在工業(yè)、軍事、生物和環(huán)境等領(lǐng)域有許多重要的應(yīng)用，如導(dǎo)彈預(yù)警和跟蹤、天文觀測(cè)、火災(zāi)預(yù)警、空氣污染監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)藥等。

基于無機(jī)半導(dǎo)體的紫外光探測(cè)器發(fā)展較早且較為成熟，其用于吸收紫外輻射的寬禁帶半導(dǎo)體材料包括Ⅲ族氮化物(GaN等)、金屬氧化物(ZnO、MgZnO等)、SiC、鉆石等。其特點(diǎn)有載流子遷移率高、擊穿電壓高、熱穩(wěn)定性好等，其光響應(yīng)度能達(dá)到100-200mA W^-1。并且，Ⅲ族氮化物材料體系包含GaN、Al N、I nN和對(duì)應(yīng)的三元、四元化合物，被認(rèn)為是制作光電器件的最佳材料。Ⅲ族氮化物是直接帶隙材料，通過改變化合物中Ⅲ族元素的摩爾比，其帶隙從0.7eV(I nN)、3.4eV(GaN)至6.2eV(Al N)可調(diào)，對(duì)應(yīng)的截止波長為1800至200nm，這就實(shí)現(xiàn)了大范圍可調(diào)的帶隙，并且其還具有耐擊穿、耐高溫、耐輻射和響應(yīng)度高等許多優(yōu)點(diǎn)。

目前，基于半導(dǎo)體硅(S i)的光探測(cè)相關(guān)技術(shù)較為成熟，但應(yīng)用于紫外探測(cè)時(shí)面臨許多局限，這主要是由于S i的帶隙僅有1.1eV，低能量的光子會(huì)干擾器件對(duì)紫外光的探測(cè)，需要用高成本的濾光片和熒光粉來過濾可見、紅外光。而基于GaN等無機(jī)半導(dǎo)體制備的紫外光探測(cè)器雖然具有遷移率高、熱穩(wěn)定性好、擊穿電壓高和響應(yīng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但器件制備過程復(fù)雜且高成本，難以實(shí)現(xiàn)柔性制備，并且材料的選擇較有限。

有機(jī)材料與無機(jī)材料相比具有極多的優(yōu)勢(shì)，比如可修飾的化學(xué)結(jié)構(gòu)、具有良好的光電學(xué)特性和可大面積柔性加工等，因此利用有機(jī)材料制備出高性能的紫外光晶體管已經(jīng)成為了一個(gè)重要的研究課題。目前，基于有機(jī)單晶的紫外光晶體管可獲得超高的響應(yīng)度和探測(cè)率，但由于對(duì)有機(jī)單晶的精準(zhǔn)制備較難把握使得有機(jī)單晶很難實(shí)現(xiàn)大面積批量生產(chǎn)。相比較于單晶器件，基于有機(jī)薄膜的紫外光晶體管雖可以克服單晶器件的缺點(diǎn)，但其薄膜結(jié)晶質(zhì)量較難控制，使得器件性能難以提高到較高水平。因此，如何實(shí)現(xiàn)基于有機(jī)薄膜的高性能紫外光晶體管依然是極具挑戰(zhàn)性的。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中基于有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的紫外光晶體管性能低的缺點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于有機(jī)晶態(tài)異質(zhì)結(jié)的紫外光晶體管，包括自上而下依次設(shè)置的基底、絕緣層、模板層、高晶態(tài)有機(jī)異質(zhì)結(jié)光敏層以及源漏電極，所述模板層為七聯(lián)苯，所述晶態(tài)有機(jī)異質(zhì)結(jié)光敏層包括p型有機(jī)半導(dǎo)體光敏層和n型有機(jī)半導(dǎo)體光敏層，所述p型有機(jī)半導(dǎo)體光敏層和n型有機(jī)半導(dǎo)體光敏層依次沉積在所述模板層上。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述p型有機(jī)半導(dǎo)體光敏層和n型有機(jī)半導(dǎo)體光敏層的材質(zhì)為紅熒烯、并五苯、6,13-雙(三異丙基甲硅烷基乙炔基)并五苯(T I PS-pentacene)、全氟酞菁銅、酞菁氧釩或酞菁鉛、富勒烯、N,N'-二正辛烷基-3,4,9,10-苝四甲酰二亞胺。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述晶態(tài)有機(jī)異質(zhì)結(jié)光敏層的厚度為5-100nm。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述源漏電極為選自金電極、銀電極、鉻電極和鋁電極中的一種或兩種。

此外，本發(fā)明還提供了一種上述所述的基于有機(jī)晶態(tài)異質(zhì)結(jié)的紫外光晶體管的制備方法，包括以下步驟：