本发明专利技术公开了一种n型有机场效应晶体管的制备方法，它包括SiO2/Si基片的预处理，还包括基片的自组装处理：将(β-萘氧基)己基膦酸(Naph6PA)溶于无水四氢呋喃中，配制0.8mmol/L的溶液，用提拉法在预处理的SiO2/Si基片上生长(β-萘氧基)己基膦酸(Naph6PA)薄膜；真空蒸镀有机半导体PDI-iC8层：在真空压力小于1×10-4Pa下，在基片温度25-110℃下以/秒的速率蒸镀80nm的PDI-iC8层；然后，在基片温度25℃下，真空压力小于1.5×10-4Pa下，以/秒的速率蒸镀40nm的金电极，制得n型有机场效应晶体管器件。本发明专利技术的优点是：通过自组装膜修饰后能得到有序的晶体状PDI-iC8有机多晶薄膜，优化了晶体管器件的载流子传输性能，获得了性能优良(在空气中电子迁移率较高)的n型有机场效应晶体管。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于晶体管的制备方法，具体涉及到一种η型有机场效应晶体管的制备方 法。
技术介绍
场效应晶体管是电子产品中应用最多最广的电子元器件，利用有机半导体材料（η 型/ρ型）作为有源层制备有机场效应晶体管（organicfieldeffecttransistor，OFET)， 可以有效降低生产成本，并且有望制备柔韧性良好的电子元器件。相较于P型有机半导体 材料，大多数η型有机半导体材料迀移率较低，空气稳定性较差，而且制备工艺对η型有机 场效应晶体管的性能影响也较大。因此通过自组装分子层（SAMs)修饰绝缘层表面，优化器 件制备工艺，对改善η型半导体材料在器件制备中的结晶状况和器件结构，进而提高器件 性能，有很重要的意义。
技术实现思路
针对η型有机场效应晶体管制备中存在的困难，本专利技术所要解决的技术问题就 是提供一种有机薄膜晶体管的制备方法，它能获得有序的晶体状有机薄膜，提高η型（如 H)I-iC8)有机薄膜晶体管的性能。 本专利技术所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，包括Si02/Si基片的 预处理，在基片绝缘层表面组装自组装薄膜以及器件制备三部分，具体步骤如下： 第一步Si02/Si基片的预处理：将切割好的Si02/Si基片置于丙酮中超声清 洗10分钟，用氮气枪吹干之后将基片置于H2S04(98%) :H202(30 %) = 7 : 3溶液中， 在100°C(溶液微沸）下处理1小时；取出后用去离子水清洗，氮气枪吹干，再置于NH3. H20(30%) :H202(30%) :H20=1 : 1 : 5溶液中，在70°C(溶液微沸）下处理 30分 钟，取出后用去离子水清洗，氮气枪吹干，基片清洁工作完成； 第二步基片的自组装处理：将（β-萘氧基）己基膦酸（Naph6PA，化学结构见图 1，合成路线见图2)溶于无水四氢呋喃中，配制0.8mmol/L的溶液，用提拉法在预处理的 Si02/Si基片上组装上（β-萘氧基）己基膦酸（Naph6PA)的自组装薄膜，在140°C下真空干 燥箱内煅烧48小时，然后取出，用无水四氢呋喃超声清洗处理后的Si02/Si基片10分钟， 去离子水清洗后用氮气枪吹干； 第三步真空蒸镀有机半导体层：将自组装有（β-萘氧基）己基膦酸（Naph6PA)薄 膜的基片置于真空蒸镀仪中，在真空压力不大于lXl〇_4Pa下，在基片温度25-1KTC下，以 1-2埃/秒的速率蒸镀80nm的有机半导体H)I-iC8 (化学结构见图1)层； 第四步真空蒸镀金电极，在真空压力不大于1.5X10_3Pa下，在基片温度为室温 的条件下，以0.3-0.5A/秒的速率蒸镀40nm金作为电极，制得H)I-iC8有机半导体薄膜晶体管 器件。（器件结构见图4) 本方法专利技术制得的H)I-iC8有机薄膜晶体管器件以硅作栅电极、Si02作绝缘层、 (β-萘氧基）己基膦酸作自组装膜、PDI-iC8作有机半导体层、金（Au)作漏电极和源电极， 构成顶接触式（TC)的薄膜晶体管。该H)I-iC8有机薄膜晶体管在空气环境中的载流子迀 移率（电子传输性能）为〇· 07~0·lcm2/V·s。 由于本方法专利技术一方面利用特殊的膦酸自组装分子层（SAMs)来诱导半导体层材 料（PDI-iC8)有效形成高度有序的结晶膜，从而最大效率的提高分子间31-31作用，改善层 与层之间的载流子传输效能；另一方面通过优化晶体管器件制备工艺，优化器件结构。本发 明具有如下的优点：能获得有序的晶体状有机半导体薄膜，提高了有机薄膜晶体管的载流 子迀移效率。【附图说明】 本专利技术的【附图说明】如下： 图1，（β-萘氧基）己基膦酸（Naph6PA)和有机半导体H)I-iC8的化学结构示意 图； 图2,（β-萘氧基）己基膦酸（Naph6PA)的合成路线示意图； 图3,η型有机场效应晶体管结构示意图，（SAMs为Naph6PA自组装薄膜）； 图4,提拉法制备Naph6PA自组装分子薄膜示意图； 图5,晶体管器件有机半导体层表面的原子力显微镜图，（左）相位图，（右）放大 图； 图6,器件的输出特性曲线图和转移特性曲线图。【具体实施方式】 下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明： 实施例1 第一步Si02/Si基片的预处理：将切割好的Si02/Si基片置于丙酮中超声 清洗10分钟，用氮气枪吹干之后将基片置于H2S04(98 % ) :H202(30 % ) = 7 : 3 溶液中，在100 °C下处理1小时；取出后用去离子水清洗，氮气枪吹干，再置于NH3. H20(30%) :H202(30%) :H20=1 : 1 : 5溶液中，在70°C下处理30分钟，取出后用去 离子水清洗，氮气枪吹干，基片清洁工作完成； 第二步H)I-iC8真空蒸镀成膜：将上述预处理的Si02/Si基片置于真空蒸镀仪中， 在真空压力1X10 4Pa下，基片温度25°C-110°c蒸镀80nm的roi-iC8 (三次平行实验分别 为 25°C、70°C、110°C)，蒸镀速度为 1-2A/秒； 第三步真空蒸镀金属电极：在室温下蒸镀40nm金电极，电极间距为50ymX2mm， 100μmX2mm，150μmX2mm，制得PDI-iC8有机场效应晶体管。该有机场效应晶体管以硅作 栅电极、Si02作绝缘层、PDI-iC8作有机半导体层、金（Au)作漏电极和源电极，结构组成为 顶部接触式的η型有机场效应晶体管。 Si02/Si基片是指在Si片上面覆盖300nm的5;102氧化层。 该η型有机场效应晶体管没有自组装分子层修饰，其性能指标（电子传输性能） 较差为5Χ10 5cm2/V·s，基本不显示场效应特征。实施例2 将Si02/Si基片预处理，如实施例1 ; 基片的自组装处理：将（β-萘氧基）己基膦酸（Naph6PA)溶于无水四氢呋喃中， 配制0. 8mmol/L的溶液，如图5所示，用提拉法（所谓提拉法，就是通过使溶剂自然挥发后 在Si02/Si基片上形成均匀薄膜，长成的（β-萘氧基）己基膦酸（Naph6PA)薄膜）在预处 理的Si02/Si基片上生长（β-萘氧基）己基膦酸（Naph6PA)薄膜，在140°C下真空干燥箱 内反应48小时，在这个过程中，磷酸膜与二氧化硅表面形成稳定化学键；然后取出，用四氢 呋喃超声清洗处理后的Si02/Si基片10分钟，清洗后的基片光洁平整，在原子力显微镜下 观察可见均勾分布的（β-萘氧基）己基膦酸（Naph6PA)层，厚度在2. 4~4. 8nm; 真空蒸镀有机半导体层：将以上的自组装有（β-萘氧基）己基膦酸（Naph6PA) 薄膜的基片置于真空蒸镀仪中，在真空压力lX104Pa下，在基片温度选取（25°C、70°C、 ll〇°C)，蒸镀80nmPDI-iC8有机半导体层，蒸镀速度为1-2A/秒； 真空蒸镀金属电极如实施例1，制得H)I-iC8有机场效应晶体管器件。 在不同的有机层基片温度下，器件性能有较大差别，如下表所示 所示器件迀移率数据为三次实验平均值。经过多次平行筛选，得到最佳基片温度 为25°C。该η器件的有机半导体层表面的AFM图如图5所示，显示为有序结晶薄膜。该η 型有机场效应晶体管器件的输出曲线图和转移曲线图如图6所示，显本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种n型有机场效应晶体管的制备方法，包括SiO2/Si基片的预处理，在基片绝缘层表面组装自组装薄膜(SAMs)以及器件制备三部分，具体步骤如下：第一步 SiO2/Si基片的预处理：将切割好的SiO2/Si基片置于丙酮中超声清洗10分钟，用氮气枪吹干之后将基片置于H2SO4(98％)∶H2O2(30％)＝7∶3溶液中，在100℃(溶液微沸)下处理1小时；取出后用去离于水清洗，氮气枪吹干，再置于NH3.H2O(30％)∶H2O2(30％)∶H2O＝1∶1∶5溶液中，在70℃(溶液微沸)下处理30分钟，取出后用去离子水清洗，氮气枪吹干，基片清洁工作完成；第二步 基片的自组装处理：将(β‑萘氧基)己基膦酸(Naph6PA)溶于无水四氢呋喃中，配制0.8mmol/L的溶液，用提拉法在预处理的SiO2/Si基片上组装上(β‑萘氧基)己基膦酸(Naph6PA)的自组装薄膜，在140℃下真空干燥箱内煅烧48小时，然后取出，用无水四氢呋喃超声清洗处理后的SiO2/Si基片10分钟，去离子水清洗后用氮气枪吹干；第三步 真空蒸镀有机半导体层：将自组装有(β‑萘氧基)己基膦酸薄膜的基片置于真空蒸镀仪中，在真空压力不大于1×10‑4Pa下，在基片温度25‑110℃下，以/秒的速率蒸镀80nm的有机半导体PDI‑iC8层；第四步 真空蒸镀金电极，在真空压力不大于1.5×10‑3Pa下，在基片温度为室温的条件下，以/秒的速率蒸镀40nm金作为电极，制得PDI‑iC8有机场效应晶体管器件。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李哲峰，程恒，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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