一种基于量子点的垂直结构发光晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于量子点的垂直结构发光晶体管及其制备方法，所述基于量子点的垂直结构发光晶体管包括层叠设置的衬底、栅极、绝缘层、网状源极、源极连接介质、有机半导体层、量子点层、电子传输层以及漏极；本发明专利技术将量子点发光器件的电致发光特性与垂直结构有机晶体管的开关特性结合起来，同时可通过调控栅压来减小量子点发光器件的操作电压，实现发光强度可任意调控的多功能器件。本发明专利技术提供的一种基于量子点的垂直结构发光晶体管的制备方法不仅仅制作方法简单，成本低，而且具有较大的应用价值，为未来提高集成度以及显示行业提供了很大的便利。

【技术实现步骤摘要】
一种基于量子点的垂直结构发光晶体管及其制备方法
本专利技术涉及有机光电材料领域，特别是一种基于量子点的垂直结构发光晶体管及其制备方法。
技术介绍
随着有机电子技术的飞速发展，其在新型消费电子领域的应用也在不断发展当中。有机薄膜晶体管作为有机电子器件中的基础元件，其在有机电子器件中扮演了重要的角色。而量子点发光二极管相比传统的液晶显示器件和有机发光二极管器件具有诸多优势，比如功耗更低，更短的响应时间，更高的对比度和宽的视角，因此受到了广大科研工作者和业界的广泛关注。但量子点发光二极管需要较大的电流去驱动，传统的平面型有机薄膜晶体管受限于有机半导体材料低的本征迁移率和器件过长的沟道长度，器件的电流密度过小，操作速度也不快，因此限制了其在有机电子器件上的应用。同时由于有机晶体管需要占据显示背板的一部分空间，导致显示器件的开口率被限制了。因此，为了解决这些问题，必须寻找合适的器件结构来提高有机薄膜晶体管的驱动能力和响应速度，同时寻找合适的器件结构将有机薄膜晶体管与量子点发光二极管集合在一起提高器件的开口率和集成度，实现单个器件的多功能化，简化器件的制备工艺，优化器件的功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于量子点的垂直结构发光晶体管的制备方法，以克服现有技术中存在的缺陷。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：所述基于量子点的垂直结构发光晶体管包括层叠设置的衬底、栅极、绝缘层、源极接触电极、网状源极、有机半导体层、量子点层、电子传输层以及漏极；其中源极接触电极和有机半导体层均设置在网状源极表面，其中以有机半导体层为基底，依次设置量子点层、电子传输层、漏极；该发光晶体管采用垂直结构的有机晶体管，衬底采用透明的基板，源极采用能形成网格结构的电极材料；所述垂直结构为栅极、绝缘层、网状源极、有机半导体层量子点层、电子传输层和漏极的垂直堆叠结构，将量子点发光器件的电致发光特性与垂直结构有机晶体管的开关特性结合起来，同时可通过调控栅压来减小量子点发光器件的操作电压，实现发光强度可任意调控的多功能器件。该垂直结构的发光晶体管采用了垂直结构有机晶体管与量子点发光二极管结合的结构设计，其垂直结构的晶体管提高了器件的驱动能力和操作速度。将该垂直结构晶体管与量子点发光二极管结合在一起成功的利用垂直结构晶体管的超高电流密度驱动量子点发光二极管发光，还可以通过控制栅极电压来控制器件的开关，成功的将量子点发光二极管器件与晶体管的开关特性集成在了一起，增加了其集成度而且大大提高了开口率。在本专利技术一实施例中，所述衬底是透明的，可以是硬性衬底也可以是柔性衬底。在本专利技术一实施例中，所述栅极采用溅射的方式制备，栅极材料为透明的金属氧化物，其厚度为30至200nm；在本专利技术一实施例中，所述绝缘层为绝缘氧化物薄膜，通过原子层沉积的方式制备，厚度为30至100nm；在本专利技术一实施例中，所述网状源极为能形成网格结构的纳米材料，通过旋涂、刮涂或打印的方式制备；所述源极接触电极材料为金、银或铝，采用热蒸发的方式制备，厚度为20至80nm。在本专利技术一实施例中，所述有机半导体层为有机半导体薄膜，通过旋涂、刮涂或打印的方式制备，其厚度为80至120nm。在本专利技术一实施例中，所述量子点层为量子点薄膜，通过旋涂、刮涂或打印的方式制备，厚度为20至40nm。在本专利技术一实施例中，所述电子传输层为金属氧化物纳米薄膜，通过旋涂、刮涂或打印的方式制备，厚度为10至40nm。在本专利技术一实施例中，所述漏极材料为金、银或铝，采用热蒸发的方式制备，厚度为20至80nm。在本专利技术一实施例中，所述一种基于量子点的垂直结构发光晶体管通过如下步骤制备：S1：以一定尺寸的玻璃为衬底，将其依次在玻璃清洗剂、去离子水、丙酮和乙醇中超声清洗，并放在烘箱中烘干；S2：采用磁控溅射的方式在玻璃上通过掩膜板溅射出所述栅极图案；S3：所述栅极图案制好后，通过原子层沉积的方式在上述的玻璃基板上制备所述绝缘层；S4：将源级连接介质材料分散在溶剂中，通过旋涂、刮涂或打印的方式在所述绝缘层上制备所述源级接触电极；S5：采用热蒸发的方式在源极接触电极上通过掩膜板蒸镀出所述源极图案；S6：将有机材料溶解于另一有机溶剂中，溶解完全后，通过旋涂、刮涂或打印的方式在所述源极接触电极上制备所述有机半导体层；S7：将量子点材料溶解于特定溶剂中，溶解完全后，通过旋涂、刮涂或打印的方式在所述有机半导体层上制备所述量子点层，所述特定溶剂与有机半导体层不互溶；S8：将电子传输层材料溶解于指定有机溶剂中，溶解完全后，通过旋涂、刮涂或打印的方式在所述量子点层上制备所述电子传输层，所述指定有机溶剂与量子点层不互溶；S9：所述电子传输层成膜后，将器件在有机半导体层对应的有机溶剂中浸泡使得源极与有机半导体层刚好独立开来；S10：采用热蒸发的方式在所述电子传输层上通过掩膜板蒸镀出所述漏极图案。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术有机晶体管为垂直结构，其超短的沟道长度（纳米级）提供了器件超高的电流密度和快速的操作速度。特殊的垂直结构与量子点发光二极管的堆叠结构完全兼容，超高的电流密度可以驱动量子点发光二极管发光，快速的操作速度可以提高量子点发光二极管的开关速度。（2）本专利技术可以通过控制栅极电压来调控器件的发光亮度，并且可以减小量子点发光二极管的操作电压。特殊的垂直结构晶体管，不仅有效解决了由于有机半导体材料本身迁移率低造成的晶体管器件电流密度小，响应慢的问题，还提高了器件的驱动能力和操作速度。（3）本专利技术将该垂直结构晶体管与量子点发光二极管结合在一起成功的利用垂直晶体管的超高电流密度驱动量子点发光二极管发光，还可以通过控制栅极电压来控制器件的开关，成功的将量子点发光二极管器件与晶体管的开关特性集成在了一起，增加了其集成度而且大大提高了开口率。（4）本专利技术提供的一种基于量子点的垂直结构发光晶体管的制备方法不仅仅制作方法简单，成本低，而且具有较大的应用价值，为未来提高集成度以及显示行业提供了很大的便利。附图说明图1是本专利技术中实施例1制备的一种基于量子点的垂直结构发光晶体管的结构示意图。【标号说明】：其中，110为衬底，120为栅极，130为绝缘层，140为网状源极，150为源极接触电极，160为有机半导体层，170为量子点层，180为电子传输层，190为漏极。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。本实施例提供一种基于量子点的垂直结构的发光晶体管的制备方法，提供一种基于量子点的垂直结构的发光晶体管，该量子点垂直结构的发光晶体管从下往上包括透明的衬底、栅极、绝缘层、网状源极、源极接触电极、有机半导体层、量子点层、电子传输层和漏极；所述垂直结构为网状源极、有机半导体层、量子点层、电子传输层和漏极的垂直堆叠结构，将量子点发光器件的电致发光特性与垂直结构有机晶体管的开关特性结合起来，同时可通过调控栅压来减小量子点发光器件的操作电压，实现发光强度可任意调控的多功能器件。进一步的，在本实施例中，所述的透明衬底可以是硬性衬底也可以是柔性衬底。进一步的，在本实施例中，所述栅极为溅射的方式制备的图案化栅极，栅极材料为透明的金属氧化物，其厚度为30至200nm。进一步的，在本实施例中，所述绝缘层为绝缘氧化物薄膜，通过原子层沉积的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于量子点的垂直结构发光晶体管，其特征在于：所述基于量子点的垂直结构发光晶体管包括层叠设置的衬底、栅极、绝缘层、源极接触电极、网状源极、有机半导体层、量子点层、电子传输层以及漏极；其中源极接触电极和有机半导体层均设置在网状源极表面，其中以有机半导体层为基底，依次设置量子点层、电子传输层、漏极；该发光晶体管采用垂直结构的有机晶体管，衬底采用透明的玻璃基板，源极连接介质采用能形成网格结构的纳米材料；所述垂直结构为网状源极、有机半导体层、量子点层、电子传输层和漏极的垂直堆叠结构，将量子点发光器件的电致发光特性与垂直结构有机晶体管的开关特性结合起来，同时通过调控栅压来减小量子点发光器件的操作电压，实现发光强度可任意调控的多功能器件。

【技术特征摘要】
1.一种基于量子点的垂直结构发光晶体管，其特征在于：所述基于量子点的垂直结构发光晶体管包括层叠设置的衬底、栅极、绝缘层、源极接触电极、网状源极、有机半导体层、量子点层、电子传输层以及漏极；其中源极接触电极和有机半导体层均设置在网状源极表面，其中以有机半导体层为基底，依次设置量子点层、电子传输层、漏极；该发光晶体管采用垂直结构的有机晶体管，衬底采用透明的玻璃基板，源极连接介质采用能形成网格结构的纳米材料；所述垂直结构为网状源极、有机半导体层、量子点层、电子传输层和漏极的垂直堆叠结构，将量子点发光器件的电致发光特性与垂直结构有机晶体管的开关特性结合起来，同时通过调控栅压来减小量子点发光器件的操作电压，实现发光强度可任意调控的多功能器件。2.根据权利要求1所述的一种基于量子点的垂直结构发光晶体管，其特征在于：所述衬底是透明的，是硬性衬底或者柔性衬底。3.根据权利要求1所述的一种基于量子点的垂直结构发光晶体管，其特征在于：所述栅极采用溅射的方式制备，栅极材料为透明的金属氧化物，其厚度为30至200nm。4.根据权利要求1所述的一种基于量子点的垂直结构发光晶体管，其特征在于：所述绝缘层为绝缘氧化物薄膜，通过原子层沉积的方式制备，厚度为50至100nm。5.根据权利要求1所述的一种基于量子点的垂直结构发光晶体管，其特征在于：所述网状源极为能形成网格结构的纳米材料，通过旋涂、刮涂或打印的方式制备；所述源极连接介质为金、银或铝，采用热蒸发的方式制备，厚度为20至80nm。6.根据权利要求1所述的一种基于量子点的垂直结构发光晶体管，其特征在于：所述有机半导体层为有机半导体薄膜，通过旋涂、刮涂或打印的方式制备，厚度为40至160nm；所述有机半导体薄膜采用有机材料，该有机材料为有机小分子、有机聚合物材料中的一种或两种。7.根据权利要求1所述的一种基于量子点的垂直结构发光晶体管，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈惠鹏，郭太良，陈奇珍，胡道兵，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35