一种改善柔性打印有机薄膜晶体管的制作方法技术

一种改善柔性打印有机薄膜晶体管的制作方法，属于有机场效应晶体管的制备方法领域。所述方法包括将相片纸分别用去离子水和氮气清理表面；将清理后的相片纸置于培养皿中放入真空干燥箱加热；在相片纸上打印银电极，将相片纸置于培养皿中放入真空干燥箱加热；在相片纸上BFTII和P3HT的混合溶液，热退火；在相片纸上打印介电层，将相片纸置于培养皿中放在真空干燥箱中加热；涂紫外固化胶进行紫外固化，盖上玻璃片后封装完毕。制造成本低，工艺简单，通过在新型低聚OTFT活性层材料中掺杂聚合物和热退火方法，即可使得OTFT在保持较低阈值电压的条件下，载流子迁移率提升两个以上数量级，开关比也能上升一个数量级，适于大规模产业化应用。

Method for manufacturing flexible printed organic thin film transistor

The invention relates to a method for manufacturing a flexible printed organic thin film transistor, which belongs to the field of preparation method of an organic field effect transistor. The method includes photo paper using deionized water and nitrogen to clean the surface; after the liquidation of photo paper into the culture into the vacuum drying oven dish; printing silver electrode on photo paper, photo paper will be placed in culture dishes into a vacuum drying oven; mixed solution, BFTII and P3HT in the photo paper thermal annealing; dielectric layer printed on photo paper, photo paper will be placed in culture dishes heated in a vacuum drying box; the UV curing adhesive for UV curing, cover glass after the package is complete. Low cost, simple process, through the activity of OTFT doped novel oligomeric layer material in polymer and thermal annealing method, can make OTFT to maintain a low threshold voltage under the condition that the carrier mobility increase more than two orders of magnitude, switch ratio can rise by an order of magnitude, which is suitable for large-scale industrial applications.

【技术实现步骤摘要】
一种改善柔性打印有机薄膜晶体管的制作方法
本专利技术属于有机场效应晶体管的制备方法领域，尤其涉及到一种改善柔性打印有机薄膜晶体管的制作方法。
技术介绍
无机电子器件问世以后，基于有机半导体的电子器件的应用前景随着时间的推移而越发广阔，比如有机太阳能电池、有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机光电存储器等纳米器件。其中，有机场薄膜晶体管，简称organicthin-filmtransistor(OTFT)，在经历了多年的调查研究后，其颇具吸引力的特征逐渐映入大众眼帘。OTFT的独特优势在于它可实现大面积机械柔性显示，同时拥有高性能、低功耗、低成本和易加工等技术特点，作为显示器色彩丰富清晰。如今对于OTFT的追求之一在于进一步地缩短响应时间提升其性价比，诸多的努力也使得OTFT在环境生物等领域的传感检测方面有用武之地。比如，Narayan和他的团队最初研究出的一种基于poly(3-octylthiophene-2,5-diyl)的OTFT光传感器，就已经可以获得100的开关电流的比(K.S.NarayanandN.Kumar,Appl.Phys.Lett.2001,79,1891-1893).。由此，各国各公司、高等院校和科研院所开始紧张密集地研究，以角逐这个行业的龙头老大，争取研发OTFT应用产品的一席之地。OTFT中使用的有机材料基本可分为两类，一是聚合物，比如商业化药品poly(3-hexylthiophene)，简称P3HT；另一类则是小分子，典型例子则是并五苯。由于众多聚合物中强大的π-π键间作用可以大大促进载流子的传输，越来越多的研究致力于各种能改善OTFT载流子迁移率、电流开关比、阈值电压和亚阈值摆幅等性能参数的有机新型功能材料的使用。为了进一步增强OTFT性能，努力工作主要集中在以下几个方面：(1)研究探寻合成路线以构建出更利于载流子传输的材料模型，主要用于活性层、介电层和部分修饰层材料材料。(2)与传统的涂膜技术相比较，溶液法等新型途径获得的有机薄膜在大面积、低成本的OTFT器件制备技术中更有潜在优势。甚至在2014年，S.Tiwari等人发现悬浮膜转移法获得的OTFT电学性能比旋涂膜法制备的器件效果更佳(S.Tiwari,W.Takashima,S.Nagamatsu,S.K.Balasubramanian,andR.Prakash,J.Appl.Phys.2014,116,094306)。(3)由于载流子流经的活性层与介电层的距离仅为几个分子的厚度，所以半导体和介电层的界面效应成为改善OTFT性能的重要方式之一，通过适当的界面修饰或自组装处理可以显著提升其载流子迁移率(X.Zhao,Q.Tang,H.Tian,Y.Tong,andY.Liu,Org.Electron.2015,16,171-176)。(4)此外，越来越多的小组开始在活性层中掺杂各种有机分子，以此进一步增强其导电性。不同有机材料的掺杂浓度会导致OTFT活性层表面形貌的变化，部分还会由于结晶度的差异影响其性能(H.Kleemann,C.Schuenemann,A.A.Zakhidov,M.Riede,B.Lüssem,andK.Leo,Org.Electron.2012,13,58-65)。虽然我国的科研水平与发达国家几乎同步，但是OTFT经典活性层材料的单一使用使得性价比无法进一步提升，导致基于OTFT器件的产业化生产应用明显不足。
技术实现思路
解决的技术问题：针对传统经典材料的频繁使用致使制备成本过高、制备OTFT工艺手段较为复杂、传统器件能耗太大等技术问题，本专利技术提供一种改善柔性打印有机薄膜晶体管的制作方法，成本低廉，工艺简单，能耗较低。技术方案：一种改善柔性打印有机薄膜晶体管的制作方法，包括以下步骤：步骤一：将相片纸分别用去离子水和氮气清理表面；步骤二：将经过步骤一处理的相片纸置于培养皿中放入真空干燥箱加热；步骤三：在经过步骤二处理的相片纸上打印银电极，将相片纸置于培养皿中放入真空干燥箱加热；步骤四：将BFTII和P3HT混合后用氯仿做溶剂配成混合溶液，在所述混合溶液打印在经过步骤三处理的相片纸上的银电极沟道中，然后进行热退火处理，BFTII的分子结构如下：步骤五：在经过步骤四处理的相片纸上打印介电层，将相片纸置于培养皿中放在真空干燥箱中加热；步骤六：涂紫外固化胶进行紫外固化，盖上玻璃片后封装完毕。作为优选，所述相片纸切割尺寸为1.6cm×1.4cm。作为优选，步骤三中所述银电极为边栅结构，所述边栅结构包括栅极、漏极、源极和沟道，所述沟道长度为80μm，宽度为8000μm。作为优选，步骤四中所述混合溶液中BFTII和P3HT的总质量与氯仿的体积比为4mg/mL。作为优选，步骤四中所述BFTII占BFTII和P3HT总质量的百分比为0～40％。作为优选，步骤四中所述BFTII占BFTII和P3HT总质量的百分比为10％。作为优选，步骤四中所述热退火温度为100℃，真空退火10分钟。有益效果：本专利技术制造成本低，工艺简单，通过在新型低聚OTFT活性层材料中掺杂聚合物和热退火方法，即可使得OTFT在保持较低阈值电压的条件下，载流子迁移率提升两个以上数量级，开关比也能上升一个数量级，适于大规模产业化应用。附图说明图1制得的银电极示意图。图2制得的OTFT的结构示意图。图3纯BFTII活性层的原子力显微图像。图4BFTII活性层在10％P3HT掺杂浓度下的原子力显微图像。图5制得的性能最佳OTFT器件为P3HT在活性层中掺杂浓度10％时的转移特性曲线。图6制得的性能最佳OTFT器件为P3HT在活性层中掺杂浓度10％时的输出特性曲线。图7OTFT载流子迁移率在不同P3HT掺杂浓度下的比较。图8OTFT电流开关比在不同P3HT掺杂浓度下的比较。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细描述。实施例1本专利技术提供了一种改善柔性打印有机薄膜晶体管的制作方法，方案的实施主要包括基底材料的选择，纳米银墨水的配制、活性层墨水的配制、介电层墨水的配制、活性层的制备、银电极的制备、介电层的制备、热退火处理和产品封装等，制得的银电极示意图如图1所示，所述银电极由栅极、源极、漏极和沟道组成，在同一平面内，栅极电压的变化可以很好的调控源漏电流，所述银电极为边栅结构，设计沟道长度为80μm，宽度为8000μm。制得的OTFT的结构示意图如图2所示，从下向上依次为相片纸基底、银电极、掺杂的活性层(P3HT+BFTII)和介电层。基底材料既可以选择相片纸，也可以选择玻璃、硅片，又可以选择其他柔性基底材料，如PC、PET塑料等。基底材料的选择主要是根据目标产品的需求来衡量，如果要用作贴合可变形的传感检测或显示板，柔性基底更为合适；如果用做透明发光，最为合适的是玻璃基底。本专利技术选择了相片纸做为基底，电极采用边栅结构。本专利技术所述方法具体步骤如下：相片纸切割尺寸为1.6cm×1.4cm，将相片纸分别用去离子水和氮气清理表面。清理后的相片纸置于培养皿中放入真空干燥箱，在40℃下烘3小时后取出；在取出后的相片纸上打印银电极，之后将相片纸置于培养皿中放入真空干燥箱，在40℃下烘3小时后取出；以氯仿做溶剂，将P3HT和BFTII作为溶质，配成溶液的浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善柔性打印有机薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将相片纸分别用去离子水和氮气清理表面；步骤二：将经过步骤一处理的相片纸置于培养皿中放入真空干燥箱加热；步骤三：在经过步骤二处理的相片纸上打印银电极，将相片纸置于培养皿中放入真空干燥箱加热；步骤四：将BFTII和P3HT混合后用氯仿做溶剂配成混合溶液，在所述混合溶液打印在经过步骤三处理的相片纸上的银电极沟道中，然后进行热退火处理，BFTII的分子结构如下：

【技术特征摘要】
1.一种改善柔性打印有机薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将相片纸分别用去离子水和氮气清理表面；步骤二：将经过步骤一处理的相片纸置于培养皿中放入真空干燥箱加热；步骤三：在经过步骤二处理的相片纸上打印银电极，将相片纸置于培养皿中放入真空干燥箱加热；步骤四：将BFTII和P3HT混合后用氯仿做溶剂配成混合溶液，在所述混合溶液打印在经过步骤三处理的相片纸上的银电极沟道中，然后进行热退火处理，BFTII的分子结构如下：步骤五：在经过步骤四处理的相片纸上打印介电层，将相片纸置于培养皿中放在真空干燥箱中加热；步骤六：涂紫外固化胶进行紫外固化，盖上玻璃片后封装完毕。2.根据权利要求1所述的一种改善柔性打印有机薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述相片纸切割尺寸为1.6cm×1.4cm。3.根据权利要求1所述的一种改善柔性...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶尚辉，郭丽峰，魏昂，周舟，黄维，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32