[發明專利]一種源漏電極和有機場效應晶體管器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202210664992.2
• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN115000302A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 榮欣;董桂芳;馬博泰;韓江麗
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L51/10
• 分類號: H01L51/10;H01L51/05;H01L51/40
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 周雷

本發明屬于有機半導體器件領域，具體涉及一種源漏電極和有機場效應晶體管器件及其制備方法。本發明提供的有機場效應晶體管器件用源漏電極表面設置有分子或聚合物修飾層，源漏電極材料為ITO，修飾層材料包含叔胺和/或仲胺結構，叔胺、仲胺在表面富集大量正電荷，從而降低功函數。修飾層修飾后，本發明提供的有機場效應晶體管器件用ITO源漏電極功函數降低，浸潤性提高，有機場效應晶體管的遷移率顯著提高、閾值電壓顯著降低。

技術領域

本發明屬于有機半導體器件領域，具體涉及一種源漏電極和有機場效應晶體管(Organic Field Effect Transistors,OFETs)器件及其制備方法。

背景技術

電極作為半導體器件的基礎結構單元，對器件性能有顯著的影響，是半導體行業的核心與關鍵。目前，半導體技術領域采用的電極主要包括貴金屬、碳材料及透明導電氧化物(TCOs)等。傳統的貴金屬材料具有優異的歐姆接觸特性及良好的電導率被廣泛用于半導體器件。另外，透明導電氧化物，特別是銦錫氧化物(ITO)因其獨特的透明度和導電性，廣泛應用于有機發光二極管(OLEDs)、有機太陽能電池(OSCs)以及有機場效應晶體管等領域。目前，ITO的工藝在產業界已經成熟，在量產線中其透明度和導電性都有良好的表現。

目前，實驗室常用的有機場效應晶體管源漏電極采用的是金(Au)源漏電極。Au的導電性較好，但是，Au的成本極高，暫時難以適應規模化的生產，急需發展一種新型源漏電極工藝。

用ITO作為OFET的漏源電極是一種與上述相關半導體器件規模化生產工藝兼容的、比Au等金屬電極成本更低的好方法，然而ITO透明導電薄膜表面功函數在4.7eV左右，難以直接與p型或n型有機半導體相匹配。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的ITO作為OFET源漏電極時表面功函數不匹配p型或n型有機半導體能級的缺陷，從而提供一種源漏電極和有機場效應晶體管器件及其制備方法。

為此，本發明提供了以下技術方案。

第一方面，本發明提供了一種有機場效應晶體管器件用源漏電極，包括ITO源漏電極和涂覆在所述ITO源漏電極表面的分子或聚合物修飾層，修飾層材料含有叔胺和/或仲胺結構。

進一步的，所述修飾層材料為N-(2-羥乙基)哌嗪、N,N'-雙(2-羥乙基)哌嗪(HEP)或聚乙烯亞胺中的一種或多種；

優選地，聚乙烯亞胺為支化聚乙烯亞胺或線性聚乙烯亞胺。更優選地，所述支化聚乙烯亞胺包括80％乙氧基化的聚乙烯亞胺(PEIE，CAS：26658-46-8，購自Sigma Aldrich公司)或烷基胺取代的聚乙烯亞胺中的至少一種。

示例性的，烷基胺取代的聚乙烯亞胺結構式為n＝10～1000(CAS：9002-98-6，購自Sigma Aldrich公司)。

N-(2-羥乙基)哌嗪結構式為

N,N'-雙(2-羥乙基)哌嗪結構式為

上述修飾層材料可在空氣中穩定存在，并且能承受后續的高溫退火工藝。

第二方面，本發明還公開了一種源漏電極的制備方法，包括如下步驟：在ITO源漏電極表面上旋涂修飾層材料溶液，退火處理。所述修飾層材料為N-(2-羥乙基)哌嗪、N,N'-雙(2-羥乙基)哌嗪或聚乙烯亞胺中的一種或多種；優選地，聚乙烯亞胺為支化聚乙烯亞胺或線性聚乙烯亞胺。

進一步的，所述修飾層材料溶液的溶劑為水或有機溶劑；示例性的，有機溶劑優選為甲氧基乙醇；

所述修飾層材料溶液的濃度為0.01-50g/L，旋涂轉速為1000-8000rpm，旋涂時間為30-90s，退火溫度為70-130℃，退火時間為5-30min；