薄膜晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜晶体管及其制备方法。该晶体管采用顶栅底接触式结构，包括有源层、源电极、漏电极、绝缘层和栅电极，其中绝缘层与有源层之间还设有界面修饰层；该晶体管的制备方法包括：在基底上设置有源层；在所述有源层表面设置源电极和漏电极；在所述有源层表面及源电极和漏电极上修饰界面修饰材料，形成界面修饰层；在所述界面修饰层上设置绝缘层；以及，在所述绝缘层上设置栅电极。本发明专利技术通过对薄膜晶体管中的有源层进行界面修饰，能够极大的降低晶体管的关态电流，并提高开关比，同时通过采用顶栅底接触式的结构，还使得晶体管的稳定性得到很大的提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术特别涉及一种薄膜晶体管的制备方法。 技术背景[000引聚甲基倍半娃氧焼（PMSQ)是一种交联的，具有网状结构的聚合物，该聚合物的环 境稳定性高，对有机溶剂如甲苯、二甲苯、丙丽、己醇等具有很好的稳定性。介电常数较高， 耐高温性能好，透过率高，可W溶液化的特点使得其可W采用旋涂或者印刷的方法制备薄 膜；是一种综合性能很高的、可溶液化的绝缘层材料。由于W上优点，PMSQ已经用于薄膜晶 体管的制备。 但是，由于PMSQ中的居基很难完全除去，所制备的晶体管具有较高的关态电流。 而过高的关态电流导致晶体管能耗增加很多，进一步导致器件开关比下降，极大的限制了 PMSQ薄膜在晶体管中的应用。例如，Pfegase等人（PfegaseT,etal.AdvMater, 2010, 22(42) : 4706-4710.)通过PMSQ作为介电层，P3HT作为有源层制备了薄膜场效应晶体管， 迁移率为0.007Cm2VIsi,关态电流高达3XlO9A，开关比仅为3X103。 其次，现有技术中的晶体管一般是对介电层表面进行修饰，修饰分子的活性端是 在介电层表面上。该做法适用于底栅顶接触结构的晶体管，不适用于顶栅底接触的晶体管 的制备，此种晶体管的稳定性有待提升。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种薄膜晶体管及其制备方 法。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案： 一种薄膜晶体管，包括有源层、源电极、漏电极、绝缘层和栅电极，所述源电极和漏电极 设置在所述有源层之上，并与有源层电性连接，所述绝缘层覆设于所述有源层W及所述源 电极和漏电极之上，所述栅电极设置在所述绝缘层之上，所述绝缘层与所述有源层之间还 设有界面修饰层。-种薄膜晶体管的制备方法，包括： 在基底上设置有源层， 在所述有源层表面设置源电极和漏电极， 在所述有源层表面及源电极和漏电极上修饰界面修饰材料，形成界面修饰层， 在所述界面修饰层上设置绝缘层， W及，在所述绝缘层上设置栅电极。 进一步的，用于组成所述绝缘层的材料包含聚甲基倍半娃氧焼。 进一步的，用于组成所述界面修饰层的材料包含如下结构单元中的任一种：当组成所述界面修饰层的材料中含有娃氧键时，相邻娃原子之间存在单氧桥； 其中，R独立地选自如下原子或基团中的任一种： 氨； 间隔有至少一个杂原子的线性或支化、取代或未取代的C1-C20烷基； 间隔有至少一个杂原子且至少部分因化的线性或支化的、取代或未取代的C1-C20焼 基； 经由线性或支化C1-C20烷基链连接的取代或未取代的C3-C20环烷基； 间隔有至少一个杂原子的线性或支化的、取代或未取代的、至少单不饱和的C2-C20链 帰基； 间隔有至少一个杂原子的线性或支化、取代或未取代、至少单不饱和的C2-C20快基； 经由线性或支化的C1-C20烷基链连接的取代或未取代的巧-C30芳基。 进一步的，所述薄膜晶体管的制备方法还可包括： 在基底上涂覆有源材料，经烘烤后形成有源层， 在有源层表面设置源电极和漏电极， W含有界面修饰材料的有机溶剂浸溃所述有源层表面和源、漏电极，经干燥后，形成界 面修饰层， 在界面修饰层上涂覆绝缘材料，经烘烤后形成绝缘层， W及，在绝缘层上设置栅电极。 进一步的，所述烘烤的温度优选为i〇(Ti5(rc。 进一步的，所述薄膜晶体管的制备方法还可包括；将基底表面依次用丙丽、己醇、 水超声清洗2(T60min，之后干燥，再涂覆有源材料，并加工形成有源层。 进一步的，所述薄膜晶体管的制备方法可W包括；W含有界面修饰材料的有机溶 剂浸溃所述有源层表面和源、漏电极10mirT24h，经干燥后，形成界面修饰层。 与现有技术相比，本专利技术的优点至少在于： (1) 本专利技术通过采用旋涂等方式形成PMSQ介电层，并W娃焼偶联剂、麟酸基团、駿基等 化学小分子试剂作为修饰剂对薄膜晶体管中的有源层进行界面修饰而形成修饰层，能够极 大的降低晶体管的关态电流，并提局开关比； (2) 本专利技术的晶体管采用顶栅底接触式的结构，其中绝缘层(介电层）也相当于纯化层， 使得晶体管的稳定性得到很大的提高。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可W根据送些附图获得其他的附图。 图1是本专利技术实施例1中一种薄膜晶体管的结构示意图； 图2是本专利技术实施例1中一种薄膜晶体管的转移曲线图； 图3是本专利技术实施例1中一种薄膜晶体管的输出曲线图； 附图标记说明；有源层1、源电极2、漏电极3、绝缘层4、界面修饰层5、栅电极6、基底7。【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术的具体实 施方式进行详细说明。送些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据 附图描述的本专利技术的实施方式仅仅是示例性的，并且本专利技术并不限于送些实施方式。 在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅 示出了与根据本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大 的其他细节。[001引实施例1本实施例提供了一种有源层1为钢嫁锋氧化物，绝缘层2为PMSQ的薄膜 场效应晶体管，其中修饰分子为3-(异了帰醜氧）丙基H甲氧基娃焼，其晶体管结构可参阅 图1。 该薄膜场效应晶体管的制备工艺包括： (1)将n型Si(100)晶面上通过热氧化一层250-300皿的Si〇2作为基底，再依次用 丙丽、己醇、纯净水超声20-30分钟清洗Si化表面，然后用气体吹干，放入100-110 °C真空 烘箱中放置10-20分钟烘干待用。 (2)在二氧化娃基底上W 3000-4000巧m的转速旋涂钢嫁锋氧化物前驱液，旋转 时间为30-40S，热板上350-450 °C烘烤0.5-1小时； (3) 采用真空蒸锥的方法，得到铅源漏电极，电极的宽长比为15-20,沟道长度为50-70 Um，铅电极的厚度为180-200皿； (4) 浸泡在3-(异了帰醜氧）丙基H甲氧基娃焼的有机溶剂（甲苯、己醇、正己焼）中， 加入少量水(至3-(异了帰醜氧）丙基H甲氧基娃焼的浓度为2-4mmol/L)。浸泡时间为 12-24h。取出用气枪吹干。 (5) 2500-3000巧m旋涂聚甲基倍半娃氧焼前驱液，旋涂时间为60-80 8,150-200 °C烘箱烘烤1-8h，绝缘层的厚度大约为500-700nm左右； (6)真空蒸锥铅的方法，得到顶栅电极，铅电极的厚度为150-200nm，完成器件制备。 该晶体管的迁移率为1.0Cm2Visi,关态电流降低至2.6X10"A，开关比高达3X105。该 晶体管放在大气环境中30-50天，仍能保持电性能不变。 实施例2本实施例提供了一种有源层为钢嫁锋氧化物，绝缘层为PMSQ的薄膜场 效应晶体管，其中修饰分子为油酸，其晶体管结构亦可参阅图1。 该薄膜场效应晶体管的制备工艺包括： (I)将n型Si(100)晶面上通过热氧化一当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，包括有源层、源电极、漏电极、绝缘层和栅电极，所述源电极和漏电极设置在所述有源层之上，并与有源层电性连接，所述绝缘层覆设于所述有源层以及所述源电极和漏电极之上，所述栅电极设置在所述绝缘层之上，其特征在于所述绝缘层与所述有源层之间还设有界面修饰层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴馨洲，陈征，崔铮，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32