一种有机场效应晶体管、其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种有机场效应晶体管、其制备方法及应用，所述有机场效应晶体管包括源电极、漏电极和栅电极，还包括基板、有机半导体层和有机绝缘层，其中，所述基板、源电极、有机半导体层和所述漏电极依次层叠结合，所述栅电极由多个彼此分离的栅电极单元构成，且每一栅电极单元由所述有机绝缘层包覆，并平行设置在所述有机半导体层中，且使得所述栅电极与所述源电极平行。该有机场效应晶体管的制备方法为在基板上制备源电极；在源电极上涂覆第一有机半导体层；在第一有机半导体层上涂覆第一有机绝缘层；在第一有机绝缘层上制备栅电极；在栅电极上制备第二有机绝缘层；刻蚀所述栅电极；涂覆第二有机半导体层；在第二有机半导体层上制备漏电极。

Organic field effect transistor, preparation method and application thereof

The present invention provides an organic field-effect transistor and its preparation method and application of the field effect transistor comprises a source electrode, a drain electrode and the gate electrode further comprises a substrate, an organic semiconductor layer and an organic insulating layer, wherein the substrate, a source electrode and the organic semiconductor layer and the drain electrodes are stacked and combined, the gate electrode is composed of a plurality of separate gate electrode and a gate electrode unit, each unit is composed of the organic insulating layer coating, and parallel arranged on the organic semiconductor layer, and the gate electrode and the source electrode in parallel. The preparation method of organic field-effect transistors for the preparation of the source electrode on a substrate; coating a first organic semiconductor layer on the source electrode; the first organic insulating layer is coated on the first organic semiconductor layer; the first organic insulation layer on the gate electrode preparation; preparation of second organic insulating layer on the gate electrode; etching the gate electrode; coated second organic semiconductor layer; in the second organic semiconductor layer prepared on the drain electrode.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于显示领域和传感领域，显示领域如液晶显示器、OLED显示器、电子纸阅读器等；传感领域如应力感应，红外感应，生物医疗感应等，尤其涉及一种有机场效应晶体管、其制备方法及应用。
技术介绍
有机场效应晶体管(OTFT)作为有机电路的元器件，其性能对电路的性能起着决定性的作用。传统有机场效应晶体管因为受到有机半导体材料，以及绝缘材料的限制，在开电流、迁移率等方面远远落后于低温多晶硅晶体管(LTPS)，和金属氧化物晶体管(IGZO)。随着电子显示行业的迅速发展，OLED已经成为新的显示潮流，而驱动OLED则要求其驱动晶体管能够提供较大的开电流，现有的有机场效应晶体管很大程度地限制了有机场效晶体管的应用领域。图1所示为传统OTFT的结构图，传统OTFT的水平沟道结构，受到加工工艺精度的影响,沟道长度较大(约为5um)从而导致OTFT体积较大(约为5um×20um),不利于制作高分辨(>300ppi)的显示驱动背板，并且电极有效注入面积小，不利于载流子的注入，从而限制了OTFT的开态电流。为了改善上述不足，台湾国立交通大学提出了垂直沟道结构，如图2所示，分别源电极和漏电极平行设置于有机半导体层额上下方，将栅电极置于垂直沟道中间。但是，由于该结构中栅电极与有机半导体层材料直接接触，导致栅电极可将载流子注入有机半导体层中，导致使用该有机场效应晶体管的器件在漏电流和关态电流上的控制有明显的局限性。提供一种各项性能参数较好、特别是开电流和迁移效率好的有机场效应晶体管，可以大大开拓有机场效应晶体管的应用领域，特别是在OLED和传感领
域的应用。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有机场效应晶体管，旨在解决现有有机场效应晶体管中，栅电极与有机半导体材料直接接触，导致栅电极将载流子注入有机半导体材料层中、使得有机场效应晶体管在漏电流和关态电流上的控制存在明显局限性的问题；同时解决传统顶栅或底栅导致的源电极与栅电极的载流子注入有效面积小、有机场效应晶体管的开电流小的问题。本专利技术的另一目的在于提供一种有机场效应晶体管的制备方法。以及，本专利技术的再一目的在于提供按上述方法制备的有机场效应晶体管在OLED领域和传感领域的应用。本专利技术是这样实现的，一种有机场效应晶体管，包括源电极、漏电极和栅电极，还包括基板、有机半导体层和有机绝缘层，其中，所述基板、源电极、有机半导体层和所述漏电极依次层叠结合，所述栅电极由多个彼此分离的栅电极单元构成，且每一栅电极单元由所述有机绝缘层包覆，并平行设置在所述有机半导体层中，且使得所述栅电极与所述源电极平行。以及，一种有机场效应晶体管的制备方法，包括下述步骤：提供一载体基板；在所述载体基板上制备源电极；在所述源电极上涂覆有机半导体材料，形成第一有机半导体层，并对第一有机半导体层进行退火处理；在所述第一有机半导体层上涂覆有机绝缘材料，形成第一有机绝缘层，并对第一有机绝缘层进行退火处理；在所述第一有机绝缘层上制备多个彼此分离且平行的栅电极单元，形成栅电极；在所述栅电极表面以及所述栅电极单元之间的第一有机绝缘层上涂覆有机
绝缘材料，形成第二有机绝缘层，所述第二有机绝缘层与所述第一有机绝缘层实现对所述栅电极单元的包覆；对所述栅电极单元之间的第二有机绝缘层、第一有机绝缘层、第一有机半导体层进行刻蚀，在所述栅电极单元之间形成空槽，未被刻蚀的所述第一有机绝缘层和第二有机绝缘层形成有机绝缘层，使得所述栅电极单元被所述有机绝缘层包覆；向所述空槽内填充并在有机绝缘层表面涂覆有机半导体材料，形成第二有机半导体层；在所述第二有机半导体层上制备漏电极。本专利技术提供的有机场效应晶体管，具有以下优势：首先，本专利技术提供的有机场效应晶体管，栅电极用绝缘层包裹，可以避免栅电极与有机半导体层的接触，使载流子不能从栅电极注入有机半导体材料中，从而使得有机场效应晶体管具有较好的漏电流抑制作用和良好的关态电流。进一步的，一方面，由于有机场效应晶体管的漏电流降低，使用该有机场效应晶体管的器件功耗相应减小,从而延长了器件的使用寿命，同时使得器件更加省电环保；另一方面，由于关态电流得到了较好的控制，可以避免关态电流过大时漏电流引发的错误信号，从而提高了使用该有机场效应晶体管的器件所发信号的准确性。其次，将栅电极设置在有机场效应晶体管的中层，扩大了源电极与栅电极载流子注入的有效面积，显著提高了有机场效应晶体管的开电流，使有机场效应晶体管能应用于需要较大开电流的显示领域，如用于开电流＞10-6A的OLED驱动矩阵之中。再次，本专利技术有机场效应晶体管具有较小的沟道长度，使得有机场效应晶体管的体积相应减小，因此，使用该有机场效应晶体管更有利于制备具备高清、高分辨性能的器件。此外，由于沟道长度的下降，同等压力下，源电极与栅电极的载流子的驱动电场更强，有利于达到载流子的饱和迁移率，从而使得有机
场效应晶体管有更高的迁移率，进而提高使用该有机场效应晶体管的显示设备的响应时间和刷新频率。本专利技术提供的有机场效应晶体管的制备方法，制备有机场效应晶体管时采用有机绝缘层包裹栅电极的方式制备有机场效应晶体管，使得栅电极与有机半导体层不相接触，避免了载流子注入有机半导体层中，从而确保使用该有机场效应晶体管的器件有良好的漏电流抑制和关态电流；同时，通过将栅电极设置在有机场效应晶体管的中层，扩大了源电极与栅电极的载流子注入面积，显著提高了有机场效应晶体管的开电流。附图说明图1是现有技术提供的水平沟道结构有机场效应晶体管的结构示意图；图2是现有技术提供的垂直沟道结构有机场效应晶体管的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的有机场效应晶体管制备方法的流程示意图；图4是本专利技术实施例提供的有机场效应晶体管的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的在载体基板上制备源电极后的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的在源电极上涂覆有机半导体材料形成第一有机半导体层的结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的在第一有机半导体层上涂覆有机绝缘材料，形成第一有机绝缘层的结构示意图；图8是本专利技术实施例提供的在第一有机绝缘层上制备多个彼此分离且平行的栅电极单元，形成栅电极的结构示意图；图9是本专利技术实施例提供的在栅电极表面以及栅电极单元之间的第一有机绝缘层上涂覆有机绝缘材料，形成第二有机绝缘层的结构示意图；图10是本专利技术实施例提供的栅电极单元之间的第二有机绝缘层、第一有机绝缘层、第一有机半导体层进行刻蚀后的结构示意图；图11是本专利技术实施例提供的向空槽内填充并在有机绝缘层表面涂覆有机
半导体材料形成第二有机半导体层的结构示意图；图12是本专利技术实施例提供的在第二有机半导体层上制备漏电极的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种有机场效应晶体管，如图3所示，包括源电极2、漏电极6和栅电极5，还包括基板1、有机半导体层3和有机绝缘层4，其中，所述基板1、源电极2、有机半导体层3和所述漏电极6依次层叠结合，所述栅电极5由多个彼此分离的栅电极单元构成，且每一栅电极单元由所述有机绝缘层4包覆，并平行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机场效应晶体管，包括源电极、漏电极和栅电极，其特征在于，还包括基板、有机半导体层和有机绝缘层，其中，所述基板、源电极、有机半导体层和所述漏电极依次层叠结合，所述栅电极由多个彼此分离的栅电极单元构成，且每一栅电极单元由所述有机绝缘层包覆，并平行设置在所述有机半导体层中，且使得所述栅电极与所述源电极平行。

【技术特征摘要】
1.一种有机场效应晶体管，包括源电极、漏电极和栅电极，其特征在于，还包括基板、有机半导体层和有机绝缘层，其中，所述基板、源电极、有机半导体层和所述漏电极依次层叠结合，所述栅电极由多个彼此分离的栅电极单元构成，且每一栅电极单元由所述有机绝缘层包覆，并平行设置在所述有机半导体层中，且使得所述栅电极与所述源电极平行。2.如权利要求1所述的有机场效应晶体管，其特征在于，所述有机半导体层的厚度为0.2-5μm。3.如权利要求1所述的有机场效应晶体管，其特征在于，所述有机绝缘层的厚度为0.2-1μm。4.一种有机场效应晶体管的制备方法，包括下述步骤：提供一载体基板；在所述载体基板上制备源电极；在所述源电极上涂覆有机半导体材料，形成第一有机半导体层，并对第一有机半导体层进行退火处理；在所述第一有机半导体层上涂覆有机绝缘材料，形成第一有机绝缘层，并对第一有机绝缘层进行退火处理；在所述第一有机绝缘层上制备多个彼此分离且平行的栅电极单元，形成栅电极；在所述栅电极表面以及所述栅电极单元之间的第一有机绝缘层上涂覆有机绝缘材料，形成第二有机绝缘层，所述第二有机绝缘层与所述第一有机绝缘层实现对所述栅电极单元的包覆；对所述栅电极单元之间的第二有机绝缘层、第一有机绝缘层、第一有机半导体层进行刻蚀，在所述栅电极单元之间形成空槽，未被刻蚀的所述第一有机
\t绝缘层和第二有机绝缘层形成有机绝缘层，使得所述栅电极单元被所述有机绝缘层包覆；向所述空槽内填充并在所述有机绝缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晶尧，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44