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一种有机薄膜晶体管的制备方法技术

技术编号:19100414 阅读:86 留言:0更新日期:2018-10-03 03:24
本发明专利技术涉及一种有机薄膜晶体管的制备方法,属于微电子元器件技术领域。本发明专利技术利用糊化后的淀粉溶液制备了胶合薄膜,该薄膜具有大量的疏松孔洞和间隙,疏松孔洞与间隙的存在为水分子存储及离子迁移提供了良好的条件,由于淀粉分子中含有大量亲水性基团,在糊化时淀粉分子和水分子会发生高度的水合作用,产生离子导电性,随着频率逐渐降低,质子响应时间增长,大量氢质子向淀粉固态电解质与沟道层界面处迁移并累积,形成了双电层制有机薄膜晶体管,该突触晶体管展现出优异的电学特性,载流子迁移率高,且器件稳定性良好,并实现了生物神经突触的双脉冲易化、长短程记忆及高通滤波等特性的仿真。

【技术实现步骤摘要】
一种有机薄膜晶体管的制备方法
本专利技术涉及一种有机薄膜晶体管的制备方法,属于微电子元器件

技术介绍
有机薄膜晶体管是利用改变外加电场来控制有机材料导电能力的有源器件。近年来,由共轭高分子、低聚物或有机小分子组成的有机薄膜晶体管,因具有一些独特的优点而受到重视。与无机薄膜晶体管相比,有机薄膜晶体管具有下述主要优点:(1)有机薄膜的成膜技术的种类较多(例如LB单分子层技术,分子自组装技术,真空蒸发技术等),器件的尺寸小(分子尺度),集成度高,分子尺度的减小和集成度的提高意味着操作功率的减小以及运算速度的提高;(2)以有机聚合物制成的晶体管,其电性能可通过对有机分子结构进行适当的修饰(在分子链上接上或截去适当的原子和基团)进行改善。同时,通过化学或电化学掺杂,有机聚合物的电导率能够在绝缘体到导体之间较宽的范围内变化;(3)有机物易于获得,有机薄膜晶体管的制作工艺也更为简单(它并不要求严格地控制气氛条件和苛刻的纯度要求),因而能有效地降低器件的成本;(4)全部由有机材料制备的所谓“全有机”的薄膜晶体管呈现出非常好的柔韧性,Garnier的研究表明:对器件进行适度的扭曲或弯曲,器件的电特性并没有显著的改变。良好的柔韧性进一步拓宽了有机薄膜晶体管的使用范围。当前,有机薄膜晶体管的应用主要集中于平板显示器,低端的交易卡,电子识别标签以及传感器等等。同时,利用有机场效应晶体管,反过来还可以研究有机材料本身的电性能(电导率、迁移率等),从而为合成性能更好的有机材料提供依据。绝缘层和半导体层的界面状况甚至还会影响到源、漏电极和半导体层的载流子注入情况,不同的绝缘层和半导体层界面中源、漏电极和半导体层的接触电阻差别可能达到10倍之多,阈值电压也被显著低减少,提高OTFT的载流子迁移率、OTFT阈值电压的调控都是很关键的问题,因此,近年来有机场效应管的研究引起了越来越多的科研人员的注意。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题:针对现有晶体管载流子迁移率低、OTFT阈值电压调控困难的问题,提供了一种有机薄膜晶体管的制备方法。为解决上述技术问题,本专利技术采用的技术方案是:一种有机薄膜晶体管的制备方法,具体步骤为:(1)取去离子水加热至100℃,再加入淀粉搅拌30~40min,得胶状液;(2)用丙酮超声清洗硅片3~5min,再用无水乙醇和去离子水冲洗2~3次后用氮气吹干,并置于烘干台上烘干,得预处理硅片;(3)将胶状液滴到预处理硅片上旋涂成膜,再将硅片置于烘干台上烘烤10~12h,得涂膜硅片;(4)用丙酮超声清洗涂膜硅片3~5min,再用氮气吹干并放入真空镀膜仪中热蒸镀30~50nm的金膜,蒸镀完毕后转入管式炉中对金膜进行退火处理,冷却至室温后得有机薄膜晶体管。步骤(1)所述淀粉用量为去离子水质量的10~15%。步骤(2)所述硅片为表面生长了200~300nm热氧化硅的N型重掺杂硅片。步骤(3)所述成膜厚度为100~5000nm。步骤(3)所述旋涂成膜过程为以3000~4000r/min的转速保持30~40s旋涂至硅片衬底上。步骤(4)所述热蒸镀参数为蒸镀速率0.1nm/s,真空度2×10-6Pa。步骤(4)所述退火处理过程为在含体积分数5%氢气的氩气气氛下,以300~350℃保温处理20~30min。本专利技术与其他方法相比,有益技术效果是:(1)本专利技术利用糊化后的淀粉溶液制备了胶合薄膜,该薄膜具有大量的疏松孔洞和间隙,疏松孔洞与间隙的存在为水分子存储及离子迁移提供了良好的条件,由于淀粉分子中含有大量亲水性基团,在糊化时淀粉分子和水分子会发生高度的水合作用,产生离子导电性,随着频率逐渐降低,质子响应时间增长,大量氢质子向淀粉固态电解质与沟道层界面处迁移并累积,形成了双电层制有机薄膜晶体管,该突触晶体管展现出优异的电学特性,载流子迁移率高,且器件稳定性良好,并实现了生物神经突触的双脉冲易化、长短程记忆及高通滤波等特性的仿真;(2)本专利技术有机薄膜晶体管具有可溶液化制备、柔性、高迁移率特征,同时本专利技术所提供的制备方法制备成本低,因此在柔性、大面积、低成本有机薄膜晶体管的制备中具有重要的应用价值。具体实施方式取100~120mL去离子水加热至100℃,再加入12~15g淀粉,以300~400r/min搅拌30~40min,得胶状液,用丙酮超声清洗硅片3~5min,再用无水乙醇和去离子水冲洗2~3次后用氮气吹干,并置于烘干台上,在100~105℃下烘干,得预处理硅片,将胶状液滴到预处理硅片上,以3000~4000r/min的转速保持30~40s旋涂至硅片衬底上,控制成膜厚度为100~5000nm,再将硅片置于烘干台上烘烤10~12h,烘干温度为30~40℃,得涂膜硅片,用丙酮超声清洗涂膜硅片3~5min,再用氮气吹干并放入真空镀膜仪中,利用掩膜版热蒸镀30~50nm的金膜,控制蒸镀速率为0.1nm/s,真空度为2×10-6Pa,蒸镀完毕后转入管式炉中对金膜进行退火处理,在含体积分数5%氢气的氩气气氛下,以300~350℃保温处理20~30min,冷却至室温后得有机薄膜晶体管。取100mL去离子水加热至100℃,再加入12g淀粉,以300r/min搅拌30min,得胶状液,用丙酮超声清洗硅片3min,再用无水乙醇和去离子水冲洗2次后用氮气吹干,并置于烘干台上,在100℃下烘干,得预处理硅片,将胶状液滴到预处理硅片上,以3000r/min的转速保持30s旋涂至硅片衬底上,控制成膜厚度为100nm,再将硅片置于烘干台上烘烤10h,烘干温度为30℃,得涂膜硅片,用丙酮超声清洗涂膜硅片3min,再用氮气吹干并放入真空镀膜仪中,利用掩膜版热蒸镀30nm的金膜,控制蒸镀速率为0.1nm/s,真空度为2×10-6Pa,蒸镀完毕后转入管式炉中对金膜进行退火处理,在含体积分数5%氢气的氩气气氛下,以300℃保温处理20min,冷却至室温后得有机薄膜晶体管。取110mL去离子水加热至100℃,再加入13g淀粉,以350r/min搅拌35min,得胶状液,用丙酮超声清洗硅片4min,再用无水乙醇和去离子水冲洗2次后用氮气吹干,并置于烘干台上,在102℃下烘干,得预处理硅片,将胶状液滴到预处理硅片上,以3000r/min的转速保持36s旋涂至硅片衬底上,控制成膜厚度为1000nm,再将硅片置于烘干台上烘烤11h,烘干温度为35℃,得涂膜硅片,用丙酮超声清洗涂膜硅片4min,再用氮气吹干并放入真空镀膜仪中,利用掩膜版热蒸镀40nm的金膜,控制蒸镀速率为0.1nm/s,真空度为2×10-6Pa,蒸镀完毕后转入管式炉中对金膜进行退火处理,在含体积分数5%氢气的氩气气氛下,以320℃保温处理24min,冷却至室温后得有机薄膜晶体管。取120mL去离子水加热至100℃,再加入15g淀粉,以400r/min搅拌40min,得胶状液,用丙酮超声清洗硅片5min,再用无水乙醇和去离子水冲洗3次后用氮气吹干,并置于烘干台上,在105℃下烘干,得预处理硅片,将胶状液滴到预处理硅片上,以4000r/min的转速保持40s旋涂至硅片衬底上,控制成膜厚度为5000nm,再将硅片置于烘干台上烘烤12h,烘干温度为40℃,得涂膜硅片,用丙酮超声清洗涂膜硅片5min,再用氮气吹干并本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种有机薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,具体步骤为:(1)取去离子水加热至100℃,再加入淀粉搅拌30~40min,得胶状液;(2)用丙酮超声清洗硅片3~5min,再用无水乙醇和去离子水冲洗2~3次后用氮气吹干,并置于烘干台上烘干,得预处理硅片;(3)将胶状液滴到预处理硅片上旋涂成膜,再将硅片置于烘干台上烘烤10~12h,得涂膜硅片;(4)用丙酮超声清洗涂膜硅片3~5min,再用氮气吹干并放入真空镀膜仪中热蒸镀30~50nm的金膜,蒸镀完毕后转入管式炉中对金膜进行退火处理,冷却至室温后得有机薄膜晶体管。

【技术特征摘要】
1.一种有机薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,具体步骤为:(1)取去离子水加热至100℃,再加入淀粉搅拌30~40min,得胶状液;(2)用丙酮超声清洗硅片3~5min,再用无水乙醇和去离子水冲洗2~3次后用氮气吹干,并置于烘干台上烘干,得预处理硅片;(3)将胶状液滴到预处理硅片上旋涂成膜,再将硅片置于烘干台上烘烤10~12h,得涂膜硅片;(4)用丙酮超声清洗涂膜硅片3~5min,再用氮气吹干并放入真空镀膜仪中热蒸镀30~50nm的金膜,蒸镀完毕后转入管式炉中对金膜进行退火处理,冷却至室温后得有机薄膜晶体管。2.如权利要求1所述的一种有机薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述淀粉用量为去离子水质量的10~15%。3.如权利要求1所述的一种有机薄膜晶体管的制...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙祎张桂芳朱华
申请(专利权)人:孙祎
类型:发明
国别省市:江苏,32

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