一种基于喷墨打印技术的有机薄膜晶体管器件的优化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于喷墨打印技术的有机薄膜晶体管器件的优化方法，该器件包括基底、有源层以及源漏电极；基底为一生长有一层SiO2氧化层的硅片，SiO2氧化层上方通过喷墨打印方式制备形成一半导体聚合物与绝缘体聚合物的混合物薄膜作为有源层；混合物薄膜上方通过热蒸发方式制作形成源漏电极。本发明专利技术制作的有源层采用喷墨打印的方式制作，并且有源层材料进行了特殊优化处理，即在薄膜成膜前添加高沸点共混溶剂到半导体聚合物与绝缘体聚合物混合溶液中，提高了半导体聚合物有序度和相的纯度来增大其空穴的迁移率，其工艺简单，操作快速准确，能得到较高性能的OTFT器件及其阵列；该器件具有电流开关比及空穴迁移率较高、制备工艺简单、成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子材料及器件
，特别是一种基于喷墨打印技术的有机薄膜晶体管器件的优化方法。
技术介绍
薄膜晶体管一般用于薄膜晶体管液晶显示器中，薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)是以液晶为介质、以薄膜晶体管为控制元件的集大规模半导体集成电路技术和平板光源技术于一体的光电子产品。其具有使用特性好，具有固体化、平板化、低功耗，环保特性好，制造技术的自动化程度高等特点。TFT-LCD中的TFT一般是在玻璃或塑料等非单晶基板上制作大规模半导体集成电路，通过溅射、化学沉积等成膜工艺形成制造电路必需的各种膜，通过对膜的加工制造电路。但现在的主流技术多采用玻璃基板上制作无机TFT的方式，这样不利于显示器件的柔性化，并且大多无机材料需要高温的制作条件。而有机材料由于具有质轻，膜薄，并有良好的柔韧性，还可以大面积“印刷”在任意材料表面，大幅降低生产成本等优点而被广泛的研究。科学家已经开始尝试用有机半导体材料替代无机材料作为导电沟道，构成新型薄膜场效应晶体管（TFT）。这种新型薄膜场效应晶体管（TFT）不同于常规硅基微电子器件，它具有加工工艺简单、成本低廉和易弯曲等优点。对于印刷方式制备有机薄膜晶体管来说，喷墨打印无疑是现今最常用、最热门的一种制备方式，但是，有机材料的溶液作为打印墨水时，其制备的OTFT往往具有空穴迁移率及开关比不高等性能缺点而不利于实际应用及批量化生产。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于喷墨打印技术的有机薄膜晶体管器件的优化方法，该方法通过在薄膜成膜前添加高沸点共混溶剂到半导体聚合物与绝缘体聚合物混合溶液中，从而提高半导体聚合物有序度和相的纯度来增大其空穴的迁移率。本专利技术采用以下方法实现：一种基于喷墨打印技术的有机薄膜晶体管器件的优化方法，所述有机薄膜晶体管器件为底栅顶接触结构，包括基底、有源层以及源漏电极；其中，所述基底包括衬底、栅极以及绝缘层；所述基底为一生长有一层SiO2氧化层的硅片，所述硅片既作为衬底又作为栅极；所述硅片上生长具有一定厚度的SiO2氧化层作为绝缘层；所述SiO2氧化层上方通过喷墨打印方式制备形成一半导体聚合物与绝缘体聚合物的混合物薄膜，所述混合物薄膜作为有源层；所述混合物薄膜上方通过热蒸发方式制作形成源漏电极。进一步地，所述源漏电极材料为金，其厚度的取值范围为30nm至50nm。进一步地，所述SiO2氧化层的厚度的取值范围为80nm至320nm。进一步地，所述有源层采用的半导体聚合物与绝缘体聚合物材料经过特殊优化处理，具体方法为：在以氯苯为溶剂的半导体聚合物与绝缘体聚合物混合溶液中，掺入适量的高沸点溶剂，使用该混合溶液为墨水通过喷墨打印的方式制备有源层。进一步地，所述高沸点溶剂包括二氯苯酚/1与8-二碘辛烷。进一步地，所述有源层的厚度的取值范围为20nm至100nm。进一步地，所述有机薄膜晶体管器件的制备方法包括以下步骤：步骤S1：以生长有一层SiO2氧化层的硅片为基底，将其在丙酮、异丙醇、三氯甲烷中分别超声10分钟，后氮气吹干；步骤S2：将半导体聚合物与绝缘体聚合物以一定质量比混合后溶解在适量的氯苯中；步骤S3：溶解完全后在混合溶液中掺入适量高沸点溶剂，并加热溶解均匀；步骤S4：通过喷墨打印的方式将混合溶液打印在基底上；步骤S5：采用热蒸发的方法在该硅片上通过专用掩膜板蒸镀出源漏电极图案。进一步地，所述步骤S2中所述的半导体聚合物与绝缘体聚合物混合溶液中，绝缘体聚合物的质量百分数为10%至30%。进一步地，所述步骤S3中，所述的混合溶液中，高沸点溶剂的体积百分数为10%至30%。进一步地，所述步骤S4中，所述的喷墨打印的条件为：针头直径的取值范围为40um至80um，驱动电压的取值范围为40V至120V，频率的取值范围为800Hz至1200Hz，单滴溶液体积的取值范围为150pl至250pl，衬底温度的取值范围为60度至100度。与现有技术相比，本专利技术的显著优点和有益效果为：本专利技术制作的OTFT器件，其有源层采用喷墨打印的方式制备，其工艺简单，操作快速准确；而喷墨打印所用到的有源层的有机溶液为通过向半导体聚合物与绝缘体聚合物混合物溶液中添加适当比例的高沸点共混溶剂，从而提高半导体聚合物有序度和相的纯度来增大其空穴的迁移率及晶体管的电流开关比。附图说明图1是本专利技术中有机薄膜晶体管器件的结构示意图。图2是本专利技术实施例1,2所测试出的转移特性曲线图。图3是本专利技术实施例1,2所测试出的掠入射角X射线衍射图谱。图4是本专利技术实施例2,3所测试出的转移特性曲线图。图5是本专利技术实施例2,3所测试出的小角中子散射图谱。标记说明：100为硅片，110为SiO2氧化层，120为优化后通过喷墨打印方式制备的有源层，130为金材料的源漏电极。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。本实施例提供一种基于喷墨打印技术的有机薄膜晶体管器件的优化方法，如图1所示，所述有机薄膜晶体管器件为底栅顶接触结构，包括基底、有源层以及源漏电极；其中，所述基底包括衬底、栅极以及绝缘层；所述基底为一生长有一层SiO2氧化层110的硅片100，所述硅片既作为衬底又作为栅极；所述硅片上生长的具有一具有一定厚度的SiO2氧化层作为绝缘层；所述SiO2氧化层上方通过喷墨打印方式制备形成一半导体聚合物与绝缘体聚合物的混合物薄膜，所述混合物薄膜作为有源层120；所述混合物薄膜上方通过热蒸发方式制作形成所述源漏电极130。在本实施例中，所述源漏电极材料为金，其厚度的取值范围为30nm至50nm。在本实施例中，所述SiO2氧化层的厚度的取值范围为80nm至320nm。在本实施例中，所述有源层采用的半导体聚合物与绝缘体聚合物材料经过特殊优化处理，具体方法为：在以氯苯为溶剂的半导体聚合物与绝缘体聚合物混合溶液中，掺入适量的高沸点溶剂，使用该混合溶液为墨水通过喷墨打印的方式制备有源层。在本实施例中，所述高沸点溶剂包括二氯苯酚/1与8-二碘辛烷。在本实施例中，所述有源层的厚度的取值范围为20nm至100nm。以下本专利技术提供优选实施例，但不应该被认为仅限于在此阐述的实施例。在此参考图是本专利技术的理想化实施例的示意图，本专利技术所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状。在本实施例中均以矩形表示，图中的表示是示意性的，但这不应该被认为限制本专利技术的范围。以下将通过具体实施例对本专利技术做进一步的详细描述。实施例11)大小约为1.5c本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于喷墨打印技术的有机薄膜晶体管器件的优化方法，其特征在于：所述有机薄膜晶体管器件为底栅顶接触结构，包括基底、有源层以及源漏电极；其中，所述基底包括衬底、栅极以及绝缘层；所述基底为一生长有一层SiO2氧化层的硅片，所述硅片既作为衬底又作为栅极；所述硅片上生长具有一定厚度的SiO2氧化层作为绝缘层；所述SiO2氧化层上方通过喷墨打印方式制备形成一半导体聚合物与绝缘体聚合物的混合物薄膜，所述混合物薄膜作为有源层；所述混合物薄膜上方通过热蒸发方式制作形成所述源漏电极。

【技术特征摘要】
1.一种基于喷墨打印技术的有机薄膜晶体管器件的优化方法，其特征在于：所述有机
薄膜晶体管器件为底栅顶接触结构，包括基底、有源层以及源漏电极；其中，所述基底包括
衬底、栅极以及绝缘层；所述基底为一生长有一层SiO2氧化层的硅片，所述硅片既作为衬底
又作为栅极；所述硅片上生长具有一定厚度的SiO2氧化层作为绝缘层；所述SiO2氧化层上方
通过喷墨打印方式制备形成一半导体聚合物与绝缘体聚合物的混合物薄膜，所述混合物薄
膜作为有源层；所述混合物薄膜上方通过热蒸发方式制作形成所述源漏电极。
2.根据权利要求1所述的一种基于喷墨打印技术的有机薄膜晶体管器件的优化方法，
其特征在于：所述源漏电极材料为金，其厚度的取值范围为30nm至50nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于喷墨打印技术的有机薄膜晶体管器件的优化方法，
其特征在于：所述SiO2氧化层的厚度的取值范围为80nm至320nm。
4.根据权利要求1所述的一种基于喷墨打印技术的有机薄膜晶体管器件的优化方法，
其特征在于：所述有源层采用的半导体聚合物与绝缘体聚合物材料经过特殊优化处理，具
体方法为：在以氯苯为溶剂的半导体聚合物与绝缘体聚合物混合溶液中，掺入适量的高沸
点溶剂，使用该混合溶液为墨水通过喷墨打印的方式制备有源层。
5.根据权利要求1所述的一种基于喷墨打印技术的有机薄膜晶体管器件的优化方法，
其特征在于：所述高沸点溶剂包括二氯苯酚/1与8-二碘辛烷。
6.根据权利要求1所述的一种基于喷墨打印技术的有机薄膜晶体管器件的优化方法，

【专利技术属性】
技术研发人员：陈惠鹏，张国成，杨辉煌，胡利勤，蓝淑琼，郭太良，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35