一种利用rubrene/C60双层异质结制备双极型有机场效应管的方法属于微电子有机器件领域。本发明专利技术分别采用rubrene和C60作为p型和n型材料制备rubrene/C60异质结双极场效应管，提高AOFET中的电子和空穴的载流子迁移率。本发明专利技术制备了一种新的双极有机场效应管，场效应管均有较高的电子和空穴迁移率。所述制备方法仅为常规的蒸镀、PVT、退火等工艺，便于实现且价格低廉。
【技术实现步骤摘要】
一种利用rubrene/C60双层异质结制备双极型有机场效应管的方法
本专利技术属于微电子有机器件领域，涉及一种利用rubrene/C60双层异质结制备双极场效应管的方法。
技术介绍
有机场效应晶体管(OFET)是采用有机半导体材料作为有源层的晶体管器件。相对于传统的无机半导体器件，OFET具有可与柔性衬底兼容、适合大面积生产和低成本等优势。OFET的研究是为实现全有机电路打下基础，故双极型有机场效应管(AOFET)的研究就显得更加紧急迫切。AOFET是一个具有复合功能的基本器件，它在不同的偏压下既能够传输电子又能够传输空穴，AOFET主要分为单层双极型材料、平面异质结(PHJ)和体异质结(BHJ)三种结构。综合考虑双极性实现难易程度和工艺制备难易程度，PHJ结构在制备双极型OFET时更具优势。在平面异质结制备中，p型和n型有机半导体材料的选取至关重要，将直接影响AOFET的性能。Rubrene是一种重要的有机小分子p型半导体材料，其分子式为C42H28，其单晶场效应管的迁移率高达20cm2/Vs，其薄膜场效应管的迁移率高达0.1-2.5cm2/Vs。C60微纳晶场效应晶体管，其器件表现出了很好的场效应性能，迁移率高达11cm2/Vs，C60薄膜场效应管的迁移率也是高达2.7-5.0cm2/Vs。由此可见rubrene和C60是适用于有机场效应管的理想p型和n型材料。目前,关于rubrene/C60异质结的场效应管的研究未见报道。本专利技术首次采用rubrene/C60异质结制备了AOFET，对AOFET的发展具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于分别采用rubrene和C60作为p型和n型材料制备rubrene/C60异质结双极场效应管，提高AOFET中的电子和空穴的载流子迁移率。本专利技术的目的可通过如下技术流程实现：(1)以重掺杂(掺杂浓度大于3×1018cm-3)p+-Si/SiO2为栅极/栅介质层，并兼做衬底。将衬底分别用丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗后放入手套箱干燥1小时。(2)采用真空蒸发法在SiO2/Si衬底上蒸镀Au电极。(3)运用管式炉通过PVD法在蒸镀有Au电极的SiO2/Si衬底上生长P型有源层rubrene。管式炉加热区最高温度可在260-300℃之间调节。(4)采用真空蒸发法在P型有源层rubrene上蒸镀N型有源层C60。C60的蒸发温度可控制在350-450℃之间。进一步，P型有源层rubrene或N型有源层C60厚度为130-150nm。进一步，生长P型有源层rubrene时以10℃/min的升温速度升温至260-280℃，保温120min,随后自然降温，在此过程中始终通有氩气。有益效果：制备了一种新的双极有机场效应管，丰富了制备AOFET的候选材料。所述制备方法仅为常规的蒸镀、PVT、退火等工艺，便于实现且价格低廉。附图说明图1为rubrene/C60异质结场效应管的结构示意图图中：⑴Au漏电极；⑵N型有源层C60；⑶P型有源层rubrene；⑷Au源电极；⑸重掺杂Si片；⑹SiO2栅介质层。具体实施方式具体实施方式一(1)以重掺杂p+-Si/SiO2为栅极/栅介质层，并兼做衬底，其中SiO2层厚度为300nm。将衬底分别用丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗15min后放入手套箱干燥1小时。(2)采用真空蒸发法在SiO2/Si衬底上蒸镀Au电极。蒸镀时系统预真空度为3×10-4Pa，蒸镀好的Au电极充当源极与漏极,其厚度为110nm-120nm，沟道宽度为50μm。(3)在管式炉中对Au电极进行200℃退火处理60min，增强Au电极与SiO2层的接触，退火过程中气压维持在10Pa，Ar作为保护气体。(4)将rubrene粉末放置于管式炉中的加热区，将(2)中得到的蒸镀有Au电极的衬底放在管式炉中的rubrene沉积区。管式炉加热区温度设定如下：以10℃/min的升温速度升温至260℃，保温120min,随后自然降温，在此过程中始终通有氩气(Ar)，流量为10sccm，压强为10Pa。沉积rubrene有源层厚度为150nm。(5)采用真空蒸发设备在制备好的rubrene有源层上生长C60有源层。系统背底压强为6.5×10-4Pa，C60以350℃蒸发15min，得到厚度为150nm的C60有源层。具体实施方式二(1)以重掺杂p+-Si/SiO2为栅极/栅介质层，并兼做衬底，其中SiO2层厚度为300nm。将衬底分别用丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗15min后放入手套箱干燥1小时。(2)采用真空蒸发法在SiO2/Si衬底上蒸镀Au电极。蒸镀时系统预真空度为3×10-4Pa，蒸镀好的Au电极充当源极与漏极,其厚度为110nm-120nm，沟道宽度为50μm。(3)在管式炉中对Au电极进行200℃退火处理60min，增强Au电极与SiO2层的接触，退火过程中气压维持在10Pa，Ar作为保护气体。(4)将rubrene粉末放置于管式炉中的加热区，将(2)中得到的蒸镀有Au电极的衬底放在管式炉中的rubrene沉积区。管式炉加热区温度设定如下：以10℃/min的升温速度升温至280℃，保温120min,随后自然降温，在此过程中始终通有氩气(Ar)，流量为10sccm，压强为10Pa。沉积rubrene有源层厚度为150nm。(5)采用真空蒸发设备在制备好的rubrene有源层上生长C60有源层。系统背底压强为6.5×10-4Pa，C60以350℃蒸发15min，得到厚度为150nm的C60有源层。具体实施方式三(1)以重掺杂p+-Si/SiO2为栅极/栅介质层，并兼做衬底，其中SiO2层厚度为300nm。将衬底分别用丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗15min后放入手套箱干燥1小时。(2)采用真空蒸发法在SiO2/Si衬底上蒸镀Au电极。蒸镀时系统预真空度为3×10-4Pa，蒸镀好的Au电极充当源极与漏极,其厚度为110nm-120nm，沟道宽度为50μm。(3)在管式炉中对Au电极进行200℃退火处理60min，增强Au电极与SiO2层的接触，退火过程中气压维持在10Pa，Ar作为保护气体。(4)将rubrene粉末放置于管式炉中的加热区，将(2)中得到的蒸镀有Au电极的衬底放在管式炉中的rubrene沉积区。管式炉加热区温度设定如下：以10℃/min的升温速度升温至300℃，保温120min,随后自然降温，在此过程中始终通有氩气(Ar)，流量为10sccm，压强为10Pa。沉积rubrene有源层厚度为150nm。(5)采用真空蒸发设备在制备好的rubrene有源层上生长C60有源层。系统背底压强为6.5×10-4Pa，C60以350℃蒸发15min，得到厚度为150nm的C60有源层。具体实施方式四(1)以重掺杂p+-Si/SiO2为栅极/栅介质层，并兼做衬底，其中SiO2层厚度为300nm。将衬底分别用丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗15min后放入手套箱干燥1小时。(2)采用真空蒸发法在SiO2/Si衬底上蒸镀Au电极。蒸镀时系统预真空度为3×10-4Pa，蒸镀好的Au电极充当源极与漏极,其厚度为110nm-120nm，沟道宽度为50μm。(3)在管式炉中对本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用rubrene/C60双层异质结制备双极型有机场效应管的方法，其特征在于：(1)以p
【技术特征摘要】
1.一种利用rubrene/C60双层异质结制备双极型有机场效应管的方法，其特征在于：(1)以p+-Si/SiO2为栅极/栅介质层，并兼做衬底；将衬底分别用丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗后干燥；(2)采用真空蒸发法在SiO2/Si衬底上蒸镀Au电极；(3)运用管式炉通过PVD法在蒸镀有Au电极的SiO2/Si衬底上生长厚度为130-150nm的P型有源层rubren...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓金祥，张浩，潘志伟，陈亮，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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