[發明專利]一種有機薄膜晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 202111093061.3
• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN113871535B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 聶國政;李德瓊;陳智全;許輝
• 申請（專利權）人: 湖南工商大學
• 主分類號: H01L51/30
• 分類號: H01L51/30;H01L51/05;H01L51/40;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳叁眾知識產權代理事務所(普通合伙) 44434
• 代理人: 李國強

本發明涉及一種有機薄膜晶體管，其包括混合層，其中，所述混合層從下至上依次包括半導體下層、氧化銅層和半導體上層；所述半導體下層和半導體上層為相同或不同的半導體材料。本發明所提出的含有氧化銅層的有機薄膜晶管，能夠有效地調節有機薄膜晶體管閾值電壓。這種調控方式無需依賴復雜的半導體摻雜和絕緣層表面修飾技術，是工藝簡單，更適合商業應用的技術。

技術領域

本發明屬于有機半導體領域，具體涉及一種有機薄膜晶體管及其制備方法。

背景技術

薄膜晶體管是利用電場進行控制，實現電流或電壓的開和關，是利用改變外加電場來控制有機/無機半導體材料導電能力的有源薄膜器件，也是驅動線路中的一類元器件。隨著有機電致發光(OLED)和液晶平板顯示(LCD)技術的發展，除了用硅材料制備薄膜晶體管外，還發展了用有機材料制備的薄膜晶體管(OTFT)，其主要優點是，有機材料性能豐富，通過改變化學結構容易調控其性質。

目前有機薄膜晶體管的應用主要集中在平板顯示器，如，液晶顯示器、有機發光顯示、電子紙、交易卡、電子識別標簽以及傳感器等領域。與無機薄膜晶體管相比，有機薄膜晶體管具有加工溫度低、電學性質容易調控、可采用低成本沉積工序(如旋涂、印刷、真空蒸發等技術)制備薄膜，以及適合大面積制備以及可與柔性襯底兼容等獨特的優點。

在現有階段，市面上已經研制出了許多高性能的有機薄膜晶體管，如高開關比(10⁷)、低閾值電壓(5V)、高遷移率和大電流輸出(毫安級)等產品，但是有機薄膜晶體管仍然面臨許多的挑戰和制約：如在有機集成電路中的實際應用中還不成熟，晶體管電流控制性能有待提高；閾值電壓的有效調控還沒有很好的實現，不能適應電流輸出需要等。

另外，閾值電壓的調控在有機集成電路設計和制造中也起到關鍵的作用。關于如何實現有效調控有機薄膜晶體管閾值電壓，有許多研究工作，主要集中在有機半導體的摻雜和對絕緣層表面進行修飾方面；但是其難點在于：摻雜和表面修飾工藝(如表面涂覆單分子層等)復雜，且摻雜和對絕緣層表面進行修飾很難有效的控制；電壓調控范圍小，不能實現精確調控。上述因素導致在調控閾值電壓過程中，會具有不適當地改變晶體管性能的副作用，從而使得實用前景不理想。

因此，針對上述不足，需要找到一種技術方案，解決上述電壓調控中的問題。

發明內容

本發明針對上述不足，公開了一種有機薄膜晶體管，用來有效地調節有機薄膜晶體管閾值電壓。該有機薄膜晶體管具有系統地大范圍調控電壓閾值的效果。具體地，通過在兩個有機半導體層中間，插入一層氧化銅(CuO)層，將有機半導體層分割為兩個彼此不相連接的部分，從而得以實現。令人意外的發現，氧化銅層可以捕獲電子，被捕獲的電子又可以在半導體層中誘導出空穴，從而最終導致晶體管閾值電壓的正向漂移。

本發明技術方案中，對于閾值電壓的漂移進行人為控制，取決于氧化銅層捕獲的電子的數量。氧化銅層的在正值柵偏壓(V_GS0)作用下的電荷分離，正柵偏壓V_GS0可以控制氧化銅層捕獲的電子的數量，隨著V_GS0的增加，氧化銅層捕獲電子數增加，捕獲電子數越多，閾值電壓漂移越大，反之，閾值電壓移動小。因此，通過V_GS0的大小，從而改變氧化銅層捕獲的電子的數量，可以對有機薄膜晶體管閾值電壓進行有效調控。并且，也對相關機理作出了深刻的探索，從而論證了上述結論。

本發明中術語“p型有機半導體材料”，是指適合空穴注入導電溝道傳輸的有機半導體材料。

本發明中術語“CT共混體”，是指電荷轉體共混體。

本發明的一個目的，是提供一種有機薄膜晶體管。

一種有機薄膜晶體管，其包括混合層，

其中，

所述混合層從下至上依次包括半導體下層、氧化銅層和半導體上層；